為了獲得輪椅車碰撞過程中準確的加速度曲線,設計輪椅車碰撞試驗機吸能裝置。在分析國內(nèi)外關于輪椅車碰撞測試標準的基礎上,采用模塊化設計了輪椅車碰撞試驗機。重點敘述了試驗機的總體設計與采用ANSYS/LS-DYNA設計吸能裝置。該系統(tǒng)不僅能對輪椅車的系固系統(tǒng)和安全系統(tǒng)按相關標準進行碰撞試驗測試,而且提供了基于有限元分析方法進行碰撞加速度曲線設計,對國內(nèi)測試設備的設計理念起到引領作用。 

【文章來源】：機械制造與自動化. 2020,49(05)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)整體布置方式

根據(jù)標準，碰撞試驗所需的加速度/減速度的要求是，減速過程中減速度a>20g，時間>15 ms,a>15g，時間>40 ms，減速持續(xù)過程≥75 ms。仿真分析的目的在于為實車碰撞試驗使用的圓柱殼規(guī)格參數(shù)、數(shù)量、布置形式等作一個初步判斷，仿真分析的結(jié)果可用于實車的實際初始布置方案，再通過實驗來驗證仿真分析的有效性。仿真過程第1步要定義單元類型及材料屬性，輪椅車碰撞試驗是通過焊接到臺車上的鋼管塑性變形來吸能的，鋼管的材料為Q235。在ANSYS/LS-DYNA中將其定義為分段線性彈塑性材料(piece-wise linear)[1]。第2步要對被分析對象進行網(wǎng)格劃分，由于剛體在仿真計算中不產(chǎn)生變形，故兩個剛體的網(wǎng)格劃分采用默認體網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)絡即可[2-3]。劃分殼單元網(wǎng)格時，手動設置網(wǎng)格長度尺寸為0.005，再通過面劃分映射網(wǎng)格。第3步要定義接觸面及約束，根據(jù)運行特性將殼單元底部距離剛性平臺最近的節(jié)點建立成一個Component，再通過約束中的extra-node-set將其添加到剛體單元上后即可模擬出實際的連接效果[3-4]。第4步是加載與求解。國家標準要求剛性平臺碰撞前的速度為48 km/h，將碰撞平臺及輪椅車添加一個初速度即可。最后保存成K文件輸出到LS-DYNA Solver求解即可。設置完成后，運行就可以得到結(jié)果。下面對仿真結(jié)果進行分析，由于篇幅有限，只列了85 ms終止時的應力圖及整個過程的加速度變化圖，如圖2、圖3所示。從圖2可以看出，仿真結(jié)果幾乎可以滿足標準中的減速度要求，但是從仿真過程應力圖可以看出，在減速的最后階段，吸能管壓縮變形嚴重，材料進入破壞模式后，仿真效果不佳，特別是碰撞后期，結(jié)果存在著很大的不確定性，故改為4根吸能管，這樣每根管的吸能量減小，變形也會減小，仿真結(jié)果也更可靠。改變吸能管布局，增加1根長300 mm的吸能管后，仿真試驗其他參數(shù)不變，分析碰撞加速度波形的變化。圖4為增加1根管后碰撞減速結(jié)束狀態(tài)時的等效應力圖。圖5為仿真加速度波形。

改變吸能管布局，增加1根長300 mm的吸能管后，仿真試驗其他參數(shù)不變，分析碰撞加速度波形的變化。圖4為增加1根管后碰撞減速結(jié)束狀態(tài)時的等效應力圖。圖5為仿真加速度波形。圖4 4根吸能管時的碰撞結(jié)束時刻應力圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于LS-DYNA的保險杠耐撞性虛擬試驗研究[J]. 夏磊,陳昆山.  車輛與動力技術. 2013(01)
[2]基于薄殼單元的薄膜結(jié)構褶皺分析[J]. 張建,楊慶山,譚鋒.  工程力學. 2010(08)
[3]汽車碰撞數(shù)值模擬中應變率效應問題的討論[J]. 付銳,魏朗.  中國公路學報. 1999(03)



本文編號：3589838