[发明专利]基于车辆有限元的SUV正面碰撞测试及分析方法

权利要求书

1.一种基于车辆有限元的SUV正面碰撞测试及分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、基于汽车碰撞的有限元理论，参照SUV的实际车辆参数，建立车辆的有限元模型；

步骤2、对车辆的有限元模型进行参数配置；

步骤3、对参数配置后的有限元模型进行正向碰撞测试并生成碰撞测试文件；

步骤4、分析碰撞测试文件和对整个车辆做安全性评估。

2.根据权利要求1所述的基于车辆有限元的SUV正面碰撞测试及分析方法，其特征在于，步骤1里碰撞过程中有限元理论具体为：

图形的空间位置用构成物体的质点来表示，将物体在t＝0时刻所处的空间区域作为参考构形，t＝t_i时刻物体占据的空间作为现时构形，物体中的质点矢径在初始构形中表示为：

X＝X_ie_i，i＝1，2，3 (1-1)

式中，e_i为直角坐标系的单位基矢量，X_i为参考构形中质点位置矢量X的分量，其中X与时间t无关，X_i为物质坐标或拉格朗日坐标，该质点随时间的位置变化用x表示：x＝x_ie_i，x_i定义为空间坐标或欧拉r坐标；

碰撞过程中满足的守恒方程为：

(1)质量守恒方程：

ρ＝Jρ₀ (1-2)

其中ρ为某时刻质量密度，ρ₀为初始时刻质量密度，J为相对体积系数；

(2)动量守恒方程：

其中σ_ij为柯西应力，为质点速度，为单位质量体积力，f_j为单位质量体积力；

(3)能量守恒方程：

其中为质点加速度，为某时刻构形的能量，V为某时刻构形的体积，为V的一次求导，S_ij为偏应力张量，为应变率张量，p为压力，g为体积粘性阻力，δ_ij为克罗内克系数。

3.根据权利要求1所述的基于车辆有限元的SUV正面碰撞测试及分析方法，其特征在于，步骤1中建立车辆的有限元模型，具体为：

步骤1-1：建立车辆有限元网格，建立的规则为：

(1)定位孔和连接孔，忽略直径小于5毫米的孔，直径在5毫米至10毫米之间的孔，在孔周围布置四个均匀节点并绘制四边形；直径大于10毫米的孔，在孔周围布置六个以上均匀的结点进行划分；

(2)螺栓连接孔，忽略直径小于5mm的螺栓连接孔；螺栓连接孔的直径为5毫米至12毫米，在孔周围布置6个均匀节点；螺栓直径在12毫米至18毫米之间的孔，孔周围布置8个节点；

(3)倒角，忽略半径小于5mm的倒角；半径为5毫米至8毫米的倒角通过一排单元过渡；半径大于8毫米的倒角通过两排以上过渡；

(4)翻边，焊接翻边单元角度不超过90度；焊接法兰上至少分为两排单元；

(5)包边，一排单元用于模拟，像元厚度为T＝2T1+T2，T1为外板厚度，T2为内板厚度；

(6)删除对结果影响小于3％的其他零部件，对这些零部件使用刚性元素模拟减少计算量，零部件为引擎，变速箱，车轮和转向杆；

步骤1-2：对零件的连接建模，包括：

(1)柔性体之间的连接建模：如果两者之间存在公共节点，则通过公共节点进行连接；如果不存在公共节点，则通过在两者之间添加一个刚体来实现连接，使刚体两端的节点与要连接的柔性体的节点重叠；

(2)柔性体和刚体之间的连接建模：如果在柔性体和刚体之间存在公共节点，则通过该公共节点实现连接；

(3)刚体之间的连接建模；

步骤1-3：材料属性设置，车辆碰撞仿真中材料模型是MAT20、MAT24或MAT100；

步骤1-4：设定汽车零件接触类型为点对表面接触、表面对表面接触或单面自接触。

4.根据权利要求1所述的基于车辆有限元的SUV正面碰撞测试及分析方法，其特征在于，步骤2中参数配置具体为初始状态参数设定、过程控制参数设定和测试输出文件设定。