自学汽车内外饰系统模型处理方法及难点

一、写在前面

在2019年5月15日晚19：00，我给大家分享了《整车碰撞模型建模9-冷却、排气、燃油及电器系统模型处理方法及难点》。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，我们的整车碰撞仿真分析第十节课所讲的主要内容。它包括：

（1） 冷却系统模型的处理方法

（2） 排气系统模型的处理方法

（3） 燃油系统模型的处理方法

（4） 电器系统模型的处理方法

接下来，我就来重点回顾一下，我的整车碰撞系列课的第十节课中给大家所讲的燃油系统模型处理方法内容。

二、整车碰撞燃油系统建模要点

燃油系统安全性是车辆被动安全的重要组成部分。无论前碰、侧碰以及后碰，对燃油系统安全性都有具体的要求。

燃油系统一般是由燃油箱、进油管、出油管、滤清器及燃油箱固定装置等组成，其作用是保证发动机在各种工作状态和条件下所需要的燃油流量，具体可参见图2-1所示。

图 2‑1  燃油系统的几何组成模型

① 燃油箱模型的处理方法

燃油箱是燃油系统的主要部件，通常燃油箱有金属和非金属之分。

一般来说，非金属油箱材料的大多为塑料，通过一体注塑成型。塑料油箱是一个整体，只需要创建一个component即可。如果能够抽取中面，可以在其中面上进行2D单元网格划分，单元大小以10mm为宜；如果抽取中面比较困难，可以在燃油箱的外表面进行2D单元网格划分，单元大小以10mm为宜，可参见图2-2所示。

图 2‑2  非金属燃油箱的网格模型处理

金属油箱一般都是由上下两部分组成，并且上下两部分厚度不一样，因此要对金属油箱上下两部分要分开建模，建立两个component；要求上下两部分建模时注意节点对齐，以便于连接，具体可参见图2-3所示。

图 2‑3  金属燃油箱的网格模型处理

② 燃油配重处理方法

燃油的配重方法常用的有两种：建立质量单元来给燃油配重和调整燃油箱的密度来配重。

第一种方法建立质量单元来给燃油配重：首先需要计算燃油的质量，然后获取燃油箱的节点总数，将燃油质量除以节点总数，获得每个节点上的节点质量，在燃油箱每个节点上建立质量单元，见图2-4所示。

图 2‑4  燃油的节点质量单元建立

第二种方法调整燃油箱的密度来配重：首先计算燃油的质量，计算燃油箱的质量，获得燃油箱壳单元的体积值，那么燃油箱的密度就可以根据公式进行计算得出，将获得的燃油箱的密度值赋给燃油箱所用的材料。

燃油箱的密度：（燃油质量和燃油箱质量）/燃油箱壳单元体积。

③ 燃油质量的计算方法

根据C-NCAP碰撞试验规定，燃油质量是取燃油箱额定容量时的燃油质量的90%进行试验的。同时按汽油密度：0.74g/ml，柴油密度：0.84g/ml进行核算。

④ 油箱体积变化的模拟

使用关键字：*AIRBAG_SIMPLE_PRESSURE_VOLUME进行模拟燃油箱体积的变化，见图2-5所示。

可以将燃油箱定义为一个简单气囊，并设定一个很小气压，根据气囊体积变化来考核在碰撞过程燃油箱的体积变化。在碰撞过程中，要求体积变化不超过10%。

图 2‑5  燃油箱气囊关键字设置

气囊关键字设置：

SID：SET的ID编号；
SIDTYP：SET的类型标准符；
RBID：气囊充气控制因素；
VSCA：体积范围参数；
PSCA：压力范围参数；
VINI：初速体积；
MWD：有效质量迟滞参数；
SPSF：停滞压力范围参数；
CN：气囊压力。

同时为了获得燃油箱体积变化量，要输出油箱体积的变化，设置控制卡片：*DATABASE_ABSTAT，见图2-6所示。

图 2‑6  燃油箱体积变化量的输出卡片

三、本周课程内容剧透

以上是对上一节课的内容的简单总结，如果想了解的更详细，可以观看我们的第十节课视频。那么接下来我们下一节课主要讲哪些内容呢？

下一节课我们的讲课主题是：内外饰系统模型处理方法及难点。下面我们就围绕这个讲课主题来给大家做个简单的剧透。

1、风窗玻璃的处理方法

目前市场上汽车玻璃大多都是采用夹层玻璃、钢化玻璃、区域钢化玻璃这三种类型。对前风窗玻璃而言，大多采用夹层钢化玻璃和夹层区域钢化玻璃，这两个安全系数都很高，可以很好地抵御较强的冲击力。

夹层玻璃是由一般是由顶层玻璃、PVB薄膜和底层玻璃组成，其结构见图3-1所示。当其遇到碰击或者击碎的时候，玻璃会分裂成钝化的颗粒，而且在有夹层的区域玻璃碎颗粒会附着在夹层上不会脱落，其主要目的就是防止伤害到汽车内部的人员。

图 3‑1  夹层玻璃的示意图

在整车建模过程中，夹层玻璃的处理通常有两种方法：第一种方法是不考虑夹层的影响，将夹层玻璃看成一个整体，对其抽中面，在中面上进行网格划分，将其厚度赋给壳单元。其材料类型为MATL99。其详细设置可关注我们在5月22日（周三）晚19:00进行的整车碰撞建模视频直播。

图 3‑2  前风窗玻璃的碰撞模型处理方法1

第二种方法是考虑夹层的影响，将夹层考虑进去后，整个前风窗玻璃模型就变成了三个part：顶层玻璃、PVB薄膜和底层玻璃，具体可参见图3-3所示。

图 3‑3  前风窗玻璃的碰撞模型处理方法2

2、座椅模型的处理方法

在整车的内饰中，无论从功能上还是从体积上来看，座椅所占的地位都是较大的。一般来说，座椅主要是由座椅骨架、头枕、靠背和座垫等部分组成，具体可参见图3-4所示。

其中座椅的骨架结构是座椅中最主要的部分，它不但要要为座椅头枕、靠背和座垫提供支撑，同时还要承受所有的静态和动态载荷。

图 3‑4  驾驶员座椅的几何模型构成

在整车碰撞建模过程中，根据碰撞建模的需要，座椅模型处理可做一些适当的简化。比如在前期的整车建模过程中，可以不考虑靠背、座垫、头枕等泡沫结构，只考虑座椅骨架部分，可参见图3-5所示。在后期碰撞校核建模中，也可以把座椅的头枕、靠背、座垫等部分直接划分网格进行建模。

图 3‑5  驾驶员座椅骨架的网格处理

以上只是对下节课的简单介绍，在本节课中还会涉及到IP横梁仪表板等内饰部分的处理方法讲解，如果你对其比较感兴趣的，可以关注本周三（5月22日）晚上19:00的课程首播，我也在直播间为大家答疑哦。（小助手：付费订阅用户可以直接领取本系列课的全部模型文件、资料和讲师一对一免费答疑，限时特价500元，原价1000元）

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