Конечно-элементное моделирование и исследование динамического нелинейного контактного взаимодействия импактора и передней части автомобиля. Оценка методики испытаний (2010 г.)

	Область компетенции: CAD/CAE-технологии (компьютерный инжиниринг) Отрасли промышленности: Автомобилестроение
Ключевые слова	Передняя часть автомобиля,импактор, 3-D CAD модели, 3-D конечно-элементные модели, 3-D динамическая нелинейная задача с контактным взаимодействием, Euro NCAP методика испытаний, оценка и уточнение методики испытаний
Программное обеспечение	CATIA, ABAQUS/Explicit
Период проведения	2010 г.

В настоящее время в Европе тесты автомобилей на безопасность для пешеходов проводятся в соответствие с правилами первой фазы директив ЕС № 2003/102 и 2004/90, вступивших в силу с октября 2005 года.

С 1 сентября 2010 года испытания должны проводиться по новым правилам второй фазы с повышенными требованиями к безопасности пешеходов.

Программа EuroNCAP разработана для объективной оценки автомобилей с точки зрения безопасности. Импактор голени, используемый в тестах по защите пешеходов, “выстреливается” с помощью специального устройства в бампер. Скорость удара составляет 40 км/ч, что соответствует данным экспериментов, имитирующих наезд автомобиля на манекен пешехода.

Работа посвящена конечно-элементному моделированию и исследованию процесса динамического контактного взаимодействия импакторов ноги и фронтальной части автомобиля, оценке ускорений, смещения и угла изгиба, возникающих в коленном суставе импактора ноги, сравнению результатов, полученных с использованием в тесте одного импактора и двух импакторов.

В работе представлены результаты исследований, полученных с помощью программной системы конечно-элементного (КЭ) анализа SIMULIA/ABAQUS.

Произведена оценка методики численного моделирования испытаний по исследованию процесса наезда автомобиля на пешехода по правилам EuroNCAP, с использованием одного импактора ноги, а также оценка влияния на результаты теста EuroNCAP второго импактора.

Тесты моделировались в соответствии требованиями директивы ЕС 2003/102/EC. На основе пространственных CAD-моделей (CATIA), созданы высокоточные КЭ модели фронтальной части автомобиля и импактора ноги. В результате решения серии динамических нелинейных задач контактного взаимодействия предложена методика изменения тестов по правилам EuroNCAP, учитывающая влияние второго импактора.

В рамках работы рассматривается фронтальная часть прототипа на базе четырехдверного автомобиля Mazda 3 2003 года выпуска.

3D CAD модель (CATIA) фронтальной части автомобиля

3-D конечно-элементная модель фронтальной части автомобиля

3-D КЭ модель фронтальной части автомобиля; 3-D КЭ модель импактора (справа)

Физическая модель импактора макета ноги пешехода состоит из четырех основных частей:

неопреновой оболочки имитирующей кожу ноги;
пены имитирующей внутренние ткани ноги;
двух цилиндров, имитирующих большую берцовую кость и бедро, закрывающих акселерометр.

Разработанная КЭ модель импактора была валидирована с помощью численного моделирования тестов сертификации по методике разработанной рабочей группой по стандартам WG17 EEVC и сравнения результатов тестов с результатами, полученными японскими исследовательскими группами. Результаты численного решения динамических нелинейных задач контактного взаимодействия с высокой степенью точности для 3-D динамических нелинейных задач контактного взаимодействия совпали с результатами аналогичных тестов, выполненных японскими исследователями.

Схема проведения сертификационного теста

Измеряемые величины для определения травмоопасности автомобиля. Расположение импактора ноги пешехода по стандартам EuroNCAP

Положения импактора ноги в тестах по правилам EuroNCAP

Взаимное расположение импакторов относительно друг друга

Конечно-элементное моделирование (SIMULIA/Abaqus) динамического нелинейного контактного взаимодействия одного импактора (слева) и двух импакторов (справа) с фронтальной частью автомобиля. Анимации

В процессе наезда автомобиля на человека, в большинстве случаев, происходит контактное взаимодействие двух импакторов ноги пешехода с автомобилем. После первого контактного взаимодействия первого импактора ноги пешехода с фронтальной частью автомобиля происходит деформация бампера и кузова автомобиля, что изменяет их жесткостные характеристики. Далее происходит второе взаимодействие между деформированной передней частью автомобиля и вторым импактором ноги пешехода. Соответственно, результаты основных критериев травмирования с учетом второго импактора ноги будут отличаться.

В таблице красным отмечены результаты, превышающие критические значения ускорения, смещения или угла изгиба, оранжевым - результаты, близкие к критическим. Мы видим, что в основном результаты, лежащие на границе области критических значений или вовсе ее превышающие, достигаются при использовании модели, учитывающей два импактора ноги.

Представленные результаты говорят о том, что модель теста по правилам EuroNCAP, учитывающая импактор одной ноги, дает нам неполную картину происходящего, следовательно, целесообразно (необходимо) учитывать и второй импактор в тестах по правилам EuroNCAP.

Заказывает ли Ваша организация CAE-расчеты у других компаний?
	Да, у нас есть постоянные партнеры
	Нет, мы делаем все сами
	Нет, но мы хотели бы заказывать
	Нет, нам это не нужно
Всего 523 голоса

Другие материалы по теме:

Событие недели

Мы в социальных сетях:

Поделиться:

Другие материалы по теме:

Событие недели