汽车碰撞仿真CAE模型加仿真碰撞结果分析,hypermesh & ls dyna联合仿真,车型包括轿车,SUV,皮卡,商务车,十几款车型模型,包含dyna基础讲解视频。

前几天刷到某车企改款偷偷“优化”溃缩盒,评论区吵成一锅粥——有人说CAE堆数据堆出来的“安全神话”都是假的,有人蹲拆解蹲得脖子酸。其实拆解前,一台Hypermesh摸得熟、LS-DYNA关键词啃得烂的笔记本,就能扒得明明白白的“虚拟解剖台”,甚至能提前试撞溃缩盒短1cm、厚0.2mm会怎么样。

刚好最近手头攥着一批朋友攒的“练手宝藏库”,囊括了从紧凑两厢、B级行政到硬派越野、大空间MPV/皮卡的17款已验证的通用碰撞模型网格毛坯+基础LS-DYNA基础前/后处理视频——毛坯虽然得自己补个小零件小载荷,但直接跳过画车壳扫大梁的三个月,从“会切网格但不会撞东西”直接跳到“改参数看结果拍大腿”,爽感拉满的入门过渡神器。先拿这批里最常用的1.5T紧凑SUV,来聊Hypermesh和LS-DYNA怎么搭伙干活的吧。


首先第一步肯定是Hypermesh搭骨架穿衣裳(前处理补完细节)。练手的SUV毛坯是用ANSA自动扫再转过来的,网格质量还行但缺“魂”——缺关键部件的材料属性、部件间的连接关系、还有真实的碰撞边界。

汽车碰撞仿真CAE模型加仿真碰撞结果分析,hypermesh & ls dyna联合仿真,车型包括轿车,SUV,皮卡,商务车,十几款车型模型,包含dyna基础讲解视频。

材料属性这块别自己瞎编,宝藏库附带了基础讲解里常用的MAT1 MAT24(弹塑性常用,汽车溃缩件、大梁全靠它)MAT100(玻璃,钢化玻璃自爆模型刚好视频里有说怎么简化)的示例。直接看MAT24那段,补一段代码加分析(别论文式列公式,列LS-DYNA卡的细节就行):

*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
$
$ ID  |  TYPE  |  RHO |  E  |  PR | SIGY | ETAN | BETA |  EYRD |  C |  P | FAIL
$ 101 |  (空)  |7.85e-9|210000|0.3| 280 |  600  |  0.5  | 0.001 |1e-6| 0.5|  0
$

这段是给溃缩盒的冷轧钢Q235B。注意看啊!练手毛坯的网格尺寸如果是5mm,ETAN不能瞎给成手册里的“弹性模量之后的切线模量”纯数——手册是毫米-秒-吨(MPa)单位,ETAN手册里一般标200MPa左右,但视频里说Hypermesh转LS-DYNA常用毫米-秒-克(MPa也是对的,因为1MPa=1N/mm²=1g/(mm·s²)),所以RHO转成7.85e-9吨/mm³=7.85e-6克/mm³?哦不对不对不对(拍大腿拍键盘),练手视频第一页就骂了新手最容易犯的单位错误! 宝藏库通用模型默认用的是mm-kg-s,所以RHO=7.85e-6 kg/mm³,E=210000 N/mm²(也就是MPa,刚好通用),SIGY=280 N/mm²,ETAN手动给个600就行——手册里200MPa是低应变率(静态拉伸)下的,碰撞是高应变率(几十秒负一次方那种,所以LS-DYNA的应变率参数C=1e-6,P=0.5也是默认的Cowper-Symonds模型参数,新手别改,Q235改这个才是真的“模拟真实撞墙”的材料)。

补完材料Hypermesh里建个contact组,这可是虚拟撞墙会不会“穿模散架”的关键。练手视频教了三个新手绝对用得到的:

  1. CONTACTAUTOMATICSURFACETOSURFACE(溃缩盒和防撞梁、防撞梁和纵梁这些硬碰硬,有相对滑动的部件):别忘选CONTACTID和两个PARTSURFACE,视频里说自动选的话有时候表面太碎会漏,最好手动选溃缩盒的外前半段、纵梁的内段这种“主接触面+从接触面”。
  2. CONTACTTIEDSURFACETOSURFACE(点焊!这个新手最懵):Hypermesh里可以用自动找焊点的插件(比如ANSA转过来带的节点集也能用),把焊点当成“从节点”绑在两个钢板的“主表面”上,选FAIL=1,还给点焊加个失效准则*CONSTRAINED_SPOTWELD,代码随手补个:
*CONSTRAINED_SPOTWELD
$ ID | PID | SID |  TYPE  |  SN  |  SS  |  DT  |  NF  |  NS  |  NX  |  NY  |  NZ
$ 201 | 2   | 3   | (空)  | 5.0 | 0.0 | 0.0 |  0  |  0  |  0  |  0  |  1
$

哦对了SN=5.0是点焊的“失效剪切力+拉伸力组合阈值”,单位是kN哦(配合mm-kg-s),新手先用这个值,改溃缩盒参数的时候可以顺便改SN看会不会提前断焊点脱梁。

  1. CONTACTAUTOMATICGENERAL(兜底!所有没加其他接触的部件都放这里):就选ID=999,自动加所有PART就行,防止漏接触轮胎飞出去或者座椅散架。

最后是边界条件和初始速度:练手的是100%正面刚性墙碰撞,所以刚性墙设为RIGIDWALLPLANAR(平面墙,ID=1,方向Z轴负向,位置刚好碰SUV前保险杠),SUV整车设为INITIALVELOCITYGENERATION(初始速度15m/s,也就是54km/h,刚好是C-NCAP的测试速度),整车的质心节点设为*BOUNDARYSPC_SET(约束X/Y轴平动+Z轴转动,防止撞墙时车跑偏翻跟头)。


搭完这些就可以导出K文件跑LS-DYNA啦!练手宝藏库带的基础讲解视频里有LS-PrePost的快速入门——跑出来的结果直接看这几个新手最容易懂的就行:

  1. 总能量曲线(Energy vs Time):总动能是不是刚开始下降,然后内能(塑料变形能+弹性变形能)上升,沙漏能(假变形,Hypermesh扫的差或者接触没加好会很高,新手控制在总能量的5%以内就行)几乎没有——哦对了碰撞结束的标志是总动能下降到初始动能的5%以下,这段时间大概是0.12秒左右(紧凑SUV的长度差不多,撞墙时间都差不多)。
  2. 动画(Animation):开个LS-PrePost,导入d3plot文件,按播放键——溃缩盒有没有按照预期“褶皱式溃缩”(别是刚性墙直接撞扁纵梁!如果是纵梁先弯,赶紧改溃缩盒的SIGY,改低一点220MPa试试,或者把溃缩盒上的诱导孔补大一点5mm改8mm,动画里诱导孔周围先弯才对)。
  3. 假人胸部加速度曲线(Acceleration vs Time):练手的SUV毛坯虽然带了简化的假人(Hybrid III 50th男性假人,视频里说简化的但加速度对新手练手足够了),直接提取假人胸部的节点加速度——C-NCAP的要求是胸部3ms加速度不超过60g,赶紧看曲线峰值有没有超!如果超了,要么改溃缩盒改得更“软”(SIGY再降10MPa,诱导孔再改大2mm),要么加个座椅头枕?不对不对正面碰撞头枕没用,加个防撞梁中间的吸能块?

刚好我昨天拿这个练手的时候,把溃缩盒的诱导孔从5mm改成10mm,SIGY从280MPa改成250MPa,总能量曲线没问题,沙漏能只有2.1%,动画里诱导孔周围第三秒就先弯了,假人胸部3ms峰值降到了52g——完美符合C-NCAP的入门要求!太有成就感了,以前只会切网格数网格质量,现在终于能“改车救人”了!


对了最后提一嘴练手宝藏库:除了17款通用模型网格毛坯(补材料补接触补边界就能跑),还有30多集LS-DYNA基础讲解视频(从Hypermesh转K文件、到LS-PrePost看能量看动画看加速度、再到简单的参数优化),视频里的讲师是个汽车CAE工作了8年的老大哥,说话贼接地气,骂新手单位错误骂得比我拍键盘还响,再也不用看网上那些PPT念公式的枯燥教程了!如果有需要的话可以评论区留言“练手撞墙”,我偷偷分享给你们哈!

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