整车碰撞分析建模-掌握加速度输出单元处理方法及难点

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了在整车碰撞仿真分析中加速度计单元的定义、创建方法和输出方法。加速度计单元采用关键字*ELEMENT_SEATBELT_ACCELEROMETER进行定义，其关键字各部分含义包括Name、ID、Include、Nodes和IGRAV。加速度计单元的创建方法有六面体单元法、正四边形单元法和Rigidbody刚性单元法，其中六面体单元法和正四边形单元法推荐使用，Rigidbody刚性单元法不推荐使用。加速度计单元的输出采用*DATABASE_HISTORY_OPTION，要求定义NODE 1 为输出点。加速度计位置定义的原则一般遵循在不发生变形、有一定平面的地方布置，常见的正碰和侧碰加速度计位置见图8和图9所示。

一、写在前面

在2019年6月5日晚19：00，我给大家分享了《整车碰撞分析进阶20讲》的第13期《整车碰撞分析建模12-加速度输出单元处理方法及难点》。如果你错过了收看这节课直播，那么我将借助本文给大家简单总结一下。

二、加速度计单元关键字定义

在整车碰撞仿真分析结果考核中，加速度大小是一项很重要的考核指标。加速度曲线是由整车碰撞过程中的结构变形产生的，加速度曲线的峰值大小和持续时间是影响乘员伤害的重要因素。峰值越高，持续时间越长，那么驾乘员所受到冲击越强，整车的碰撞安全性就越差。因此必须在前处理中需预先定义加速度计的位置和输出。

在Ls-dyna软件中，加速度计单元采用关键字*ELEMENT_SEATBELT_ACCELEROMETER进行定义。其关键字定义见图1所示。

图1 加速度计单元关键字定义

加速度计关键字各部分含义如下：

• Name：加速度计的名称；

• ID：加速度计的ID编号；

• Include：加速度计所在的K文件名称；

• Nodes：N1、N2和N3三个节点。定义加速度计单元的 3 个节点 ID 号， 3 个节点是用来定义局部坐标系的，并且必须是刚体上的节点，所以必须把需要加速度输出的地方进行局部刚化。

• IGRAV - 是否考虑重力加速度，可选值如下：

  -6：不考虑z、x方向的加速度；
  -5：不考虑y、z方向的加速度；
  -4：不考虑x、y方向的加速度；
  -3：不考虑z方向的加速度；
  -2：不考虑y方向的加速度；
  -1：不考虑x方向的加速度；
  0：考虑所有方向的加速度（默认项）；
  1：所有方向的加速度均不考虑；

三、加速度计单元的创建方法

从加速度计关键字里面我们可以清楚地看到：加速度计所引用的3个节点必须是刚体上的节点，因此在创建加速度计单元时必须把这3个节点刚性化。常见的加速度计单元的创建方法有如下几种：

1、加速度计单元的创建方法1-六面体单元法

首先在需要测量加速度的部位创建一个节点，使之与车身之间保持3~5mm的距离，以此点为基点依次创建10mm立方体块所需的八个节点。

其次，建立一个10×10×10mm的六面体单元，见图2所示，并赋予刚性材料。同时保证每一个加速度计所在的六面体单元都是位于一个独立的Part上。

图2  加速度计创建方法-六面体单元法

然后从Tool下拉菜单里选择LEMENT>SEATBELT>ACCELEROMETER，打开加速度计创建面板，具体可参见图3所示。在加速度计创建面板下，在六面体单元下表面按N1-N2-N3顺序依次选取3个节点，其中N1点为原点，也是定义加速度计的输出点，N1-N2为X轴，N1-N3为Y轴，具体可参见图2所示。

图3  加速度计创建下拉菜单

最后用关键字*Constrained_Extra_Nodes_Set将六面体单元固定在其在相应车身部件上即可。

2、加速度计单元的创建方法2-正四边形单元法

首先是在需要测量加速度的部位创建一个节点，使之与车身之间保持3~5mm的距离，以此点为基点依次创建10mm正四边形单元所需的四个节点。

其次建立一个10×10mm的正四边形壳单元，具体可参见图4所示，并赋予刚性材料。同时保证每一个加速度计所在的正四边形壳单元都是位于一个独立的Part上。

图 4   加速度计创建方法-正四边形单元法

从Tool下拉菜单里选择ELEMENT>SEATBELT>ACCELEROMETER，打开加速度计创建面板。在加速度计创建面板下，在正四边形壳单元上按N1-N2-N3顺序依次选取3个节点，其中N1点为原点，也是定义加速度计的输出点，N1-N2为X轴，N1-N3为Y轴。

最后用关键字*Constrained_Extra_Nodes_Set将正四边形壳单元固定在其在相应车身部件上即可。

3、加速度计单元的创建方法3-Rigidbody刚性单元法

首先是在需要测量加速度的部位创建一个节点，使之与车身之间保持3~5mm的距离，此节点即N1点，以此点为基点依次分别沿着X轴和Y轴10mm距离**一个节点，即N2和N3节点。

从Tool下拉菜单里选择ELEMENT>SEATBELT>ACCELEROMETER，打开加速度计创建面板。

在加速度计创建面板下，在刚性单元上按N1-N2-N3顺序依次选取3个节点，其中N1点为原点，也是定义加速度计的输出点，N1-N2为X轴，N1-N3为Y轴。

图 5  加速度计创建方法-Rigidbody刚性单元法

4、加速度计定义方法对比分析

对比以上加速度计单元定义的3种方法，建议使用第1种和第2种方法进行建立加速度计，第3种方法不推荐使用。这是因为方法1和方法2能够事先做好，便于模块化管理，第3种方法无法适用于模块化管理，每次均需要根据位置单独建立，且无法保证加速度计的XYZ轴与整体坐标平行。但需保证加速度计的PID未被占用，否则导入的PID将会与其他零件重合。

推荐加速度计的PID号和输出节点编号设置成比较特殊的和固定的，方便查看。

四、加速度计单元的输出

做好加速度计后还需将加速度计原点的速度等信息输出，采用的是*DATABASE_HISTORY_OPTION，要求定义NODE 1 为输出点。从Analysis页面进入output block面板，在output block面板下，自己创建一个名称 ，选择所要输出的NODE ID 输出即可。

五、加速度计单元的常见位置定义

加速度计位置定义的原则一般遵循如下：加速度计一般布置在不发生变形，有一定平面的地方；汽车碰撞试验中会布置很多的加速度传感器，分析模型中可以根据试验时布置传感器的地方建立加速度传感器。图6和图7是加速度计位置定义示意图。

图6加速度计位置定义示意图1

图7加速度计位置定义示意图2

图8正碰加速度计常见位置定义

图9侧碰加速度计常见位置定义

常见的正碰和侧碰加速度计位置见图8和图9所示。