簾式安全氣囊有限元建模及側(cè)碰撞系統(tǒng)仿真

盧禮華,劉志峰,陸建輝,高發(fā)華,羅明軍,張紹衛(wèi)

(1.合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院,230009,合肥;2.蕪湖凱翼汽車有限公司,241006,安徽蕪湖;3.上海東方久樂汽車安全氣囊有限公司,201201,上海)

?

簾式安全氣囊有限元建模及側(cè)碰撞系統(tǒng)仿真

盧禮華1,2,劉志峰1,陸建輝1,2,高發(fā)華2,羅明軍1,2,張紹衛(wèi)3

(1.合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院,230009,合肥;2.蕪湖凱翼汽車有限公司,241006,安徽蕪湖;3.上海東方久樂汽車安全氣囊有限公司,201201,上海)

為了獲得汽車安全氣囊仿真技術(shù)的精確度和可行性,建立了簾式氣囊仿真模型,集成了側(cè)碰撞系統(tǒng)模型。采用拓?fù)溆成湓磉M(jìn)行模型節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,從而實(shí)現(xiàn)了簾式氣囊有限元卷折網(wǎng)格的自動(dòng)生成和簾式氣囊在任意管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的卷折成型;使用MADYMO軟件提供的均壓法以及Dyna歐拉法、粒子法,依據(jù)卷折模型,對(duì)氣囊展開過程的模擬結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn);通過將簾式氣囊模型、假人模型、車身側(cè)面接觸結(jié)構(gòu)面進(jìn)行集成,建立了帶安全氣囊的側(cè)碰撞分析模型。通過3種類型側(cè)碰撞工況的計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比,表明所建側(cè)碰撞仿真模型能夠真實(shí)地反映人體損傷情況。所建模型下的簾式安全氣囊能夠很好地保護(hù)乘員安全,可以有效地應(yīng)用于汽車前期開發(fā)。

側(cè)碰撞;簾式氣囊;拓?fù)溆成湓?節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;乘員安全

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,汽車保有量增大,汽車造成的交通事故不斷增多。據(jù)統(tǒng)計(jì),側(cè)碰撞事故約占事故總數(shù)的30%,僅次于正面碰撞,而在造成死亡和重傷的事故中側(cè)碰撞事故約占35%[1]。所以,汽車側(cè)碰撞的乘員安全保護(hù)受到重視,各種側(cè)碰撞約束系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用,特別是簾式氣囊在側(cè)碰撞事故中對(duì)乘員頭部的保護(hù)具有明顯的效果。簾式安全氣囊固定在車輛頂棚橫梁上,工作時(shí)車窗與人體之間形成氣囊,由此起到了保護(hù)人體的作用。McKendrew等研究表明,安全氣囊參數(shù)配置不當(dāng)是引起前臂傷害的重要原因[2]。Horstemeyer等的分析表明,以傷害為衡量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的汽車更具安全性[3-4]。Cheng等將臺(tái)車撞擊試驗(yàn)與氣囊碰撞對(duì)比后得出,氣囊對(duì)假人的作用力會(huì)隨著假人位置的不同而改變[5-6]。

正確了解簾式安全氣囊與人體頭部在汽車碰撞中的相互作用關(guān)系和內(nèi)在機(jī)理,以及對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[7-9]尤為重要和迫切。為了提高汽車前期開發(fā)水平,計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為試驗(yàn)驗(yàn)證、參數(shù)優(yōu)化和設(shè)計(jì)方案評(píng)估的重要手段。本文著重研究了簾式氣囊仿真模型的建立、側(cè)碰撞系統(tǒng)模型的集成,基于簾式氣囊平面模型開發(fā)了有限元卷折網(wǎng)格的自動(dòng)生成技術(shù),從而有效解決了簾式氣囊在任意管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)卷折成型困難的問題,同時(shí)使用MADYMO軟件提供的均壓法和Dyna歐拉法、粒子法,分別對(duì)卷折模型進(jìn)行了氣囊展開過程的模擬,確定Dyna粒子法能夠較好地提供計(jì)算結(jié)果。在此基礎(chǔ)上,將簾式氣囊模型、假人模型以及車身側(cè)面接觸結(jié)構(gòu)面進(jìn)行了集成,針對(duì)3種類型的側(cè)碰撞工況進(jìn)行了計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比。

1 簾式安全氣囊系統(tǒng)的仿真建模

簾式安全氣囊仿真過程主要包括氣囊?guī)缀伪砻娴挠邢拊Ｐ蜕?氣體發(fā)生器的定義,接觸表面的定義,撞擊剛度的驗(yàn)證,系統(tǒng)模型的集成,側(cè)碰撞系統(tǒng)模型的對(duì)標(biāo)與修正,側(cè)碰撞試驗(yàn)仿真和預(yù)測(cè)[10-12]。由于氣囊?guī)缀伪砻嬗邢拊Ｉ婕暗絾卧牟灰?guī)則卷曲和彎曲,所以運(yùn)用常規(guī)的建模方法無法有效完成。本文利用一種網(wǎng)格自動(dòng)生成技術(shù)、根據(jù)不同的幾何邊界,將平面網(wǎng)格數(shù)據(jù)集自動(dòng)轉(zhuǎn)換成卷曲和彎曲的網(wǎng)格數(shù)據(jù)集。

1.1 有限元建模

有限元建模流程如圖1所示。該流程由平面網(wǎng)格、線性沖擊剛度的驗(yàn)證、卷折網(wǎng)格、彎曲網(wǎng)格、簾式氣囊模型的展開過程來判定。根據(jù)拓?fù)溆成湓?本文開發(fā)了一種節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序,以自動(dòng)完成網(wǎng)格卷曲過程。該自動(dòng)卷折程序的理論基礎(chǔ)源于集合論數(shù)學(xué)的映射原理,如圖2所示。

圖1 有限元建模流程

圖2 坐標(biāo)映射原理圖

設(shè)A為簾式氣囊平面模型網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)集合,B為簾式氣囊卷折模型網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)集合,二者均為非空集合。如果存在一個(gè)法則f(一個(gè)座標(biāo)變換的計(jì)算過程),使得對(duì)A中的每個(gè)元素Ai按法則f在B中有唯一確定的元素Bi與之對(duì)應(yīng),則稱f為從A到B的映射,記作f:A→B。其中:Bi稱為元素Ai在映射f下的象,記作Bi=f(Ai);Ai稱為Bi關(guān)于映射f的原象。集合B中所有元素的象的集合稱為映射f的值域,記作f(A),且滿足以下條件:①對(duì)于A中不同的元素,在B中不一定有不同的象;②B中每個(gè)元素都有原象,稱映射f建立了集合A和集合B之間的一個(gè)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,也稱f是A到B上的映射。根據(jù)上述數(shù)學(xué)原理,定義A{x|x具有特性p(原點(diǎn)為p0,法矢量為y的平面座標(biāo)系)},B{y|y具有特性q(起點(diǎn)為u0,方向矢量w為L(zhǎng)i的螺旋極座標(biāo)系)},f:A→B。具體原理說明見圖1、圖2。

卷曲和彎曲網(wǎng)格模型如圖3和圖4所示,是通過圖形映射運(yùn)算程序自動(dòng)將平面網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成卷曲網(wǎng)格的,其中輸入?yún)?shù)為節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值、橫截面邊界幾何文件、折疊隔層間隙,輸出參數(shù)為卷曲后的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值、利用Pre-dyna軟件中的8-Line Mapping功能進(jìn)行處理的彎曲網(wǎng)格[13-14]。

圖3 卷曲網(wǎng)格模型

圖4 彎曲網(wǎng)格模型

為了正確模擬側(cè)碰氣囊展開過程中的特性,必須獲得氣體發(fā)生器的物理參數(shù),包括氣體成分、氣體質(zhì)量流率、氣體溫度流率,此外還要考慮發(fā)生器的位置、噴嘴方向、噴嘴尺寸以及氣囊腔室與發(fā)生器之間的相互作用,如圖5所示。

圖5 氣體發(fā)生器模型

利用3種不同的計(jì)算流體分析方法比較了運(yùn)算時(shí)間與分析精度的差異,結(jié)果見表1,從中發(fā)現(xiàn):均壓法在氣囊展開后的分析效果較好,運(yùn)算時(shí)間最短;歐拉法的分析精度最好,運(yùn)算時(shí)間過長(zhǎng);粒子法的計(jì)算精度優(yōu)于均壓法,運(yùn)算時(shí)間適中。顯然,均壓法可以用于早期開發(fā)階段的簡(jiǎn)化模型,粒子法可以用于碰撞試驗(yàn)的預(yù)測(cè)和人體損傷值的評(píng)估。

表1 3種方法的運(yùn)算時(shí)間和分析精度比較

1.2 側(cè)碰撞簾式氣囊安全系統(tǒng)模型

整個(gè)側(cè)碰撞過程可以分為3個(gè)階段[15]:車體在碰撞接觸力作用下產(chǎn)生塑性變形;汽車乘員艙在碰撞過程產(chǎn)生加速度;乘員受慣性作用被加速。簾式氣囊安全系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析模型如圖6和圖7所示。

圖6 側(cè)碰動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型

圖7 側(cè)碰撞MADYMO模型

側(cè)碰撞對(duì)人體的傷害是由車門的侵入運(yùn)動(dòng)造成的,這種侵入過程非常迅速,通常在20 ms便可造成對(duì)人體肩部、肋骨、胸腔、骨盆的嚴(yán)重?cái)D壓,所以整個(gè)側(cè)碰撞簾式氣囊安全系統(tǒng)模型需要考慮5方面的內(nèi)容:車門結(jié)構(gòu)表面形狀和運(yùn)動(dòng);假人模型;氣囊模型;接觸剛度(假人頭部和氣囊、氣囊和車門內(nèi)側(cè)、假人肩部和車門內(nèi)側(cè)、假人肋骨和車門內(nèi)側(cè)、假人胸腔和車門內(nèi)側(cè)、假人骨盆和車門內(nèi)側(cè));座椅運(yùn)動(dòng)。其中,車門結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)侵入?yún)^(qū)域的選取和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)曲線對(duì)仿真效果具有顯著的影響。經(jīng)過模型和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,在侵入?yún)^(qū)域需要獲取9個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),才能較真實(shí)地反映側(cè)碰撞狀況。

1.3 簾式安全氣囊的仿真系統(tǒng)模型驗(yàn)證

簾式安全氣囊的仿真系統(tǒng)模型在運(yùn)用之前必須進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證包括:氣囊剛度和靜態(tài)展開過程。氣囊剛度驗(yàn)證由線性碰撞剛度試驗(yàn)來完成,涉及沖擊頭的加速度-位移曲線,如圖8所示。在對(duì)側(cè)氣簾靜態(tài)展開沖擊試驗(yàn)中需要考察氣簾展開過程中氣簾打開的時(shí)間和外形狀態(tài)等[16],如圖9所示。

圖8 線性碰撞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

(a)試驗(yàn) (b)仿真圖9 簾式氣囊靜態(tài)展開試驗(yàn)與仿真對(duì)比

1.4 簾式氣囊沖擊試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

為了進(jìn)一步驗(yàn)證簾式氣囊的特性,對(duì)頭部進(jìn)行了仿真沖擊試驗(yàn),即在配有簾式氣囊車輛進(jìn)行沖擊試驗(yàn)中觀察頭部與氣囊沖擊的力學(xué)反應(yīng)。簾式氣囊沖擊試驗(yàn)仿真模型如圖10所示。

(a)氣囊未展開 (b)氣囊展開圖10 簾式氣囊沖擊試驗(yàn)仿真模型

2 側(cè)碰撞仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

經(jīng)驗(yàn)證后的系統(tǒng)模型,可以支持側(cè)碰撞安全氣囊約束系統(tǒng)的開發(fā)和安全法規(guī)的驗(yàn)證。側(cè)碰撞安全法規(guī)主要包括3種碰撞試驗(yàn)規(guī)范:中國(guó)碰撞安全性能測(cè)試規(guī)范(C-NCAP),歐洲新車安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)側(cè)面柱碰撞試驗(yàn)規(guī)范(E-NCAP);美國(guó)高速公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)整車碰撞安全法規(guī)(IIHS)。

2.1 C-NCAP仿真和試驗(yàn)結(jié)果

采用驗(yàn)證了的乘員約束系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)模型,如圖11所示,根據(jù)C-NCAP對(duì)整車側(cè)碰進(jìn)行了仿真,并與側(cè)碰試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比。

采用了2015版C-NCAP中頭部傷害(式(1))、肋骨傷害(上、中、下部肋骨變形最大值分別與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比)、腹部傷害(選取腹部合力與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比)、骨盆傷害(恥骨合力與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比)的低性能限值作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),來衡量整車側(cè)碰,試驗(yàn)與仿真對(duì)比如表2所示。

圖11 乘員約束系統(tǒng)模型

頭部傷害的當(dāng)量值HIC計(jì)算式為

(1)

式中;a為測(cè)量出的合成加速度,用g衡量,g=9.81 m/s2;t2和t1為沖擊過程的開始、結(jié)束2個(gè)時(shí)刻,在該時(shí)間間隔(t2-t1≤15 ms)內(nèi)HIC取最大值。

表2 整車側(cè)碰試驗(yàn)結(jié)果

通過試驗(yàn)對(duì)標(biāo)可知,雖然頭部傷害(頭部損傷標(biāo)準(zhǔn)HIC15)的試驗(yàn)值與仿真值絕對(duì)誤差較大(試驗(yàn)與約束系統(tǒng)模型仿真損傷差值為24.2),但與C-NCAP頭部傷害HIC15評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求的最低下限1 000相比,相對(duì)誤差(試驗(yàn)、CAE差值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下線值的比值)只有2.42%,顯然仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。上、中、下肋骨壓縮變形仿真值與試驗(yàn)值的誤差較小,試驗(yàn)值均小于法規(guī)中最低標(biāo)準(zhǔn)值42 mm,其中變形量最大的為上肋骨;腹部的各項(xiàng)指標(biāo)仿真值與試驗(yàn)值的誤差較小,腹部合力小于C-NCAP低性能限值;骨盆恥骨合力仿真值與試驗(yàn)值的誤差較小,仿真值遠(yuǎn)小于C-NCAP標(biāo)準(zhǔn)的下限值。通過對(duì)比可以看出,本文模型準(zhǔn)確度較高,CAE分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,說明簾式氣囊在側(cè)碰過程中起到了保護(hù)乘員安全的作用。

2.2 E-NCAP的29 km/h側(cè)碰仿真和試驗(yàn)結(jié)果

圖12為E-NCAP的29 km/h側(cè)桿仿真模型。

圖12 E-NCAP的29km/h側(cè)碰仿真模型

按E-NCAP要求,對(duì)整車側(cè)柱碰進(jìn)行了試驗(yàn),并與仿真進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果如表3所示。

表3 29 km/h側(cè)柱碰試驗(yàn)與仿真對(duì)比

采用2015版E-NCAP對(duì)頭部傷害指標(biāo)HIC15、肋骨壓縮變形量、腹部壓縮變形量及腹部恥骨聯(lián)合最大力進(jìn)行了考核,并以該部位的最低性能限值作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)表3可以看出:肋骨壓縮變形量仿真值與試驗(yàn)值的誤差較小,其相對(duì)誤差均小于8%且小于標(biāo)準(zhǔn)的下限值;腹部恥骨聯(lián)合最大力仿真值與試驗(yàn)值的誤差較小,其值小于E-NCAP的下限值。通過對(duì)比分析可知,CAE分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好(恥骨力上的誤差大約為13.2%),表明本文模型準(zhǔn)確度較高,相應(yīng)的簾式氣囊在側(cè)面柱碰過程中能夠較好地保證乘員安全。

2.3 IIHS仿真和試驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證本文模型是否適應(yīng)美國(guó)的IIHS[17]要求,采用驗(yàn)證了的CAE系統(tǒng)模型(見圖13),根據(jù)美國(guó)IIHS,對(duì)整車側(cè)碰進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果如表4所示。

圖13 IIHS下的系統(tǒng)模型

采用2015版IIHS對(duì)頭部傷害指標(biāo)、肋骨壓縮變形量、最大肋骨壓縮變形量進(jìn)行了考核,采用該指標(biāo)的低性能限值作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

表4 IIHS下CAE系統(tǒng)模型的仿真結(jié)果

根據(jù)表4可以看出:頭部傷害的仿真值與試驗(yàn)值的相對(duì)誤差控制在1.23%,二者基本吻合;肋骨壓縮變形量的誤差很小,且小于標(biāo)準(zhǔn)的下限值50 mm;最大肋骨壓縮變形量的相對(duì)誤差為0.07%,變形量小于IIHS的下限值55 mm。顯然,整體仿真與試驗(yàn)值基本吻合。

經(jīng)有限元分析與試驗(yàn)表明,對(duì)于乘員側(cè)碰中的傷害指數(shù),CAE分析與試驗(yàn)結(jié)果一致性較好,從而驗(yàn)證了本文模型的準(zhǔn)確性,即簾式安全氣囊在側(cè)碰過程中可以起到保護(hù)乘員安全的作用。

3 結(jié) 論

為驗(yàn)證簾式安全氣囊在整車側(cè)碰過程中對(duì)乘員的防護(hù)性能,建立了簾式安全氣囊CAE模型,重點(diǎn)研究了簾式氣囊仿真模型的建立、側(cè)碰撞系統(tǒng)模型的集成,并通過C-NCAP、E-NCAP、IIHS的側(cè)碰試驗(yàn)、采集假人關(guān)鍵部位的損失值對(duì)CAE仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,由此得到以下結(jié)論。

(1)通過對(duì)簾式安全氣囊研究,完成了側(cè)面氣簾和側(cè)面碰撞系統(tǒng)建模,為側(cè)碰撞開發(fā)提供了一種有效的工具。

(2)通過簾式安全氣囊線性碰撞和靜態(tài)展開試驗(yàn)及CAE分析,驗(yàn)證了本文模型的準(zhǔn)確性。

(3)通過C-NCAP、E-NCAP和IIHS對(duì)乘員頭部等關(guān)鍵部位的傷害指數(shù)進(jìn)行分析,表明簾式安全氣囊在車輛側(cè)碰過程中能夠有效保證乘員的安全。

[1] 朱曉光, 王治家, 陳建明. PAM-CRASH在側(cè)面安全氣囊仿真分析中的應(yīng)用 [C]∥2013年ESI中國(guó)用戶峰會(huì)論文選集: ESI虛擬樣機(jī)技術(shù)及應(yīng)用. 北京: 知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社, 2013: 122-124.

[2] CHRISTY M, HINES M H. Assessment of forearm injury due to a deploying driver-side air bag [C/OL]∥Proceedings of the 16th International Conference on the Enhanced Safety of Vehicles. [2015-10-25]. http:∥www.nrd.nhtsa.dot.gov/pdf/esv/esv16/98S5o09. pdf.

[3] DENG Xingqiao, POTULA S, GREWAL H, et al. Finite element analysis of occupant head injuries: parametric effects of the side curtain airbag deployment interaction with a dummy head in a side impact crash [J]. Accident Analysis and Prevention, 2013, 55(1): 232-241.

[4] HORSTEMEYER M F. A comparative study of design optimization methodologies for side-impact crashworthiness, using injury-based versus energy-based criterion [J]. International Journal of Crashworthiness, 2009, 14(2): 125-138.

[5] CHENG Z, RIZER A L. Modeling and simulation of OOP occupant: airbag interaction, SAE 01-0510 [R]. Washington, DC, USA: SAE, 2003.

[6] SCHNEIDER S, NIWA M. Effectiveness of thorax & pelvis side airbag for improved side impact protection [C]∥The 19th ESV Conference. Washington, DC, USA: National Highway Traffic Safety Administration, 2005: 0273

[7] JASON J, HALLMANN, YOGANANDA F, et al. Door velocity and occupant distance affect lateral thoracic injury mitigation with side airbag [J]. Accident Analysis and Prevention, 2011, 43(3): 829-839.

[8] 鄧星橋, 王進(jìn)戈, 何蓉, 等. 汽車碰撞仿真技術(shù)中有限元模型的研究進(jìn)展 [J]. 西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 32(5): 31-37. DENG Xingqiao, WANG Jinge, HE Rong, et al. Advance of research on finite element human model in car crash simulations [J]. Journal of Xihua University (Natural Science Edition), 2013, 32(5): 31-37.

[9] CHUNG-KYU P M. LSTC/NCAC dummy model development[C/OL]∥11th International LS-DYNA User Conference. [2015-10-12]. http: ∥www. dynalook.com/international-conf-2010/OccupantSafety-5. pdf.

[10]裴洋, 烏秀春, 趙洪波. 簾式氣囊的計(jì)算機(jī)仿真建模研究 [J]. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008, 28(4): 254-256. PEI Yang, WU Xiuchun, ZHAO Hongbo. Study of building of simulating model on curtain airbag [J]. Journal of Liaoning University of Technology (Natural Science Edition), 2008, 28(4): 254-256.

[11]NARAYANASAMY N. An integrated testing and application methodology for curtain airbag development [J]. SAE Transactions, 2005, 114(6): 43-50.

[12]KWAK DAE-YOUNG. A study on the development of the curtain airbag of SUV vehicles for rollover and side impact protection proceedings [J]. JSAE Annual Congress, 2005, 65(5): 11-14.

[13]趙娜. 某車型側(cè)安全氣囊的匹配研究 [D]. 長(zhǎng)春: 吉林大學(xué), 2014.

[14]張君媛, 蘇國(guó)峰, 蘇暢, 等. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在汽車側(cè)面簾式氣囊模塊開發(fā)中的應(yīng)用 [J]. 汽車工程, 2009, 5(1): 6-9. ZHANG Junyuan, SU Guofeng, SU Chang, et al. CAD technology application in the module development of car side curtain airbag [J]. Automotive Engineering, 2009, 5(1): 6-9.

[15]田迪斯. 某乘用車側(cè)面乘員約束系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成優(yōu)化 [D]. 長(zhǎng)春, 吉林大學(xué), 2013.

[16]周淑淵, 向良明, 樓劼, 等. 側(cè)氣簾展開對(duì)內(nèi)飾件影響的仿真研究 [J]. 上海汽車, 2012, 6(3): 26-29. ZHOU Shuyuan, XIANG Liangming, LOU Jie, et al. Effect simulation study of inner decoration from side curtain airbag [J]. Journal of Shanghai Automobile, 2012, 6(3): 26-29.

[17]趙桂范, 楊娜. 多剛體人體模型及碰撞過程仿真 [J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2007, 38(1): 45-48. ZHAO Guifan, YANG Na. A rigid multibody model and the simulation on impact response [J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2007, 38(1): 45-48.

(編輯 苗凌)

Finite Element Modeling of Curtain Airbag and Simulation of Vehicle Side Impact

LU Lihua1,2, LIU Zhifeng1, LU Jianhui1,2, GAO Fahua2, LUO Mingjun1,2, ZHANG Shaowei3

(1. School of Automotive and Mechanics Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;2. Cowin Automobile Co. Ltd., Wuhu, Anhui 241006, China; 3. Shanghai East Joy Long Motor Airbag Company, Shanghai 201201, China)

To acquire the accuracy and feasibility of simulation method for automobile airbag, a curtain airbag FE model, including vehicle occupant safety system of side impact modeling, was established. The auto-meshing of folded curtain airbag was realized, and curtain airbag mesh among any type of tube cross section was generated following the topology mapping theory to make mesh nodes coordinate be transformed. Three kinds of methodology (pressure method of MADYMO, ALE gas method and particle method of Dyna) were compared by simulating airbag deployment of the folding model. The side impact analysis model with airbags was constructed by integrating the curtain airbag model, dummy, and body side contact surface. The comparison between calculation of three types of side impact conditions and tests indicates that the model of side impact simulation can accurately reflect human injury. The curtain airbag can more effectively protect passenger and facilitate early-stage design of automobiles.

side impact; curtain airbag; topology mapping theory; node coordinate conversion; passenger safety

2015-12-02。 作者簡(jiǎn)介:盧禮華(1978—),男,博士生;陸建輝(通信作者),男,教授,博士生導(dǎo)師。 基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51405123)。

時(shí)間:2016-05-10

10.7652/xjtuxb201607016

U461

A

0253-987X(2016)07-0104-06

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http:∥www.cnki.net/kcms/detail/61.1069.T.20160510.1520.008.html