建立保险杠有限元模型

建立保险杠有限元模型

赵生莲

（攀枝花学院 智能制造学院，四川 攀枝花 617000）

摘要：基于简化的保险杠横梁和吸能盒三维模型，成功构建了一个有限元模型，为后续保险杠吸能性能分析奠定基础。

关键词：保险杠，有限元

1 前言

对汽车交通事故的处理历来受到人们的高度重视。以前对车辆碰撞事故仿真研究主要以试验研究为主，完成车辆碰撞试验得到车辆安全性能参数。在汽车发生交通事故后，为了避免造成更大伤害，人们对汽车安全性要求越来越高，而汽车碰撞试验能够有效地提高汽车安全性，减少人员伤亡和财产损失，因此成为了目前研究热点之一。然而，进行汽车碰撞试验是一项繁琐而昂贵的任务，既不方便又不划算。如今人们对于汽车的安全性提出了更高的要求，所以在实验室中开展汽车碰撞试验是十分必要的，然后再将这些数据用计算机仿真计算出来，最终根据计算结果做出判断和结论。随着计算机技术的不断进步，汽车碰撞试验的电脑模拟分析得以实现，这种方法不仅可以反复进行，而且相对于实验而言，所需资金较少，既经济实惠又方便实用。在计算机上进行汽车保险杠仿真模拟及对其吸能性能进行分析时，为了得出分析结果，必须进行有限元模型的构建和求解，这是不可或缺的一步。建立保险杠系统有限元模型，该模型是与刚性墙参考C-NCAP（中国新车评价规程）确定的16Km/h的速度下80ms内完成正面碰撞。

2 建立保险杠三维模型

选用某电动汽车保险杠为研究对象，对其进行了合理简化，将保险杠系统中的横梁和吸能盒连接成焊点连接结构，而吸能盒后纵梁则略去。

电动汽车保险杠三维模型如图1。

图1  保险杠三维模型图

其中主要参数为：横梁长1338mm，宽度为130mm，最厚处厚度70mm，横梁板材厚度1.22mm；吸能盒为矩形，两边长分别为131mm和108mm，吸能盒板材厚度为1.91mm。

3保险杠有限元模型建立

3.1模型材料的定义

在进行保险杠的碰撞仿真时，所选用的材料主要是经过精心挑选和优化的理想材料。对于实际应用来说，保险杠横梁可以选用弹性的或屈服强度较高的弹性材料。材料聚丙烯塑料PP是一种具有弹性和塑性的物质，保险杠横梁采用了聚丙烯塑料PP，吸能盒一般采用铝合金，所用材料为铝合金6061，。其特性参数包括质量密度、杨氏模量和泊松比。碰撞墙体设置为刚性墙，无需赋予材料属性。

以速度方向在Z方向中输入速度大小，X、Y方向均给到0，这样完成载荷的附加。

3.2网格质量控制

保险杠系统的模拟碰撞分析受到网格质量的显著影响，若网格质量优良，则模拟分析结果将与实际情况高度契合。保险杠碰撞系统的有限元模型基本上为六面体模型，其中包含有650个元素，网格尺寸约为61mm。在零件中画出负重并对保险杠系统有限元模型加上负重，模拟出真实状态下车体对保险杠系统的挤压作用。最终划分网格，完成的有限元模型如图2所示。

图2  保险杠系统有限元模型

4结束语

基于简化的保险杠横梁和吸能盒三维模型，成功构建了一个有限元模型，为后续保险杠吸能性能分析奠定基础。

参考文献

[1]汪俊伟. 基于ABAQUS的碰撞有限元分析[J]. 内燃机与配件,2019,(04):39-40.

[2]孟翔耀,董万鹏,杨冬野.基于ABAQUS的汽车吸能盒碰撞研究[J].智能计算机与应用,2020,10(05):191-194.

[3]任梦,董万鹏,李佳意,张吉超.基于ABAQUS对汽车低速吸能盒的研究[J].农业装备与车辆工程,2021,59(12):135-138.