整车碰撞仿真模型的装配处理方法之我见

（1） 内外饰的概念

汽车内外饰主要是指汽车内部和外部所用到的汽车装饰产品，涉及到汽车内部和外部的方方面面。

汽车的内饰系统：仪表板系统（IP横梁）、副仪表板系统、门内护板系统（车门玻璃）、顶棚系统、座椅系统（座椅骨架）、立柱护板系统、行李箱内装饰件系统、地毯、安全气囊、方向盘套、遮阳板系统等

汽车的外饰系统：前后风挡玻璃、前保险杠、后保险杠、挡泥板、发动机舱内装件系统、门把手、天窗、扰流板、防擦条等等。                                              

图 2‑1  汽车内外饰系统

（2） 内外饰建模的一般原则

如果要对内外饰件（塑料件）进行碰撞建模，一般是针对仪表板、门内板、B柱饰板、前后保险杠等结构件而言。可以分块进行抽取中面，采用10mm进行壳单元网格划分。模拟筋的壳单元单独放在一个PART里。筋要与连接部分节点保持一致，节点偶合。

图 2‑2  车门内饰建模示意图

（3） 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。

夹层玻璃指用一种透明可粘合性塑料膜贴在二层或三层玻璃之间，将塑料的强韧性和玻璃的坚硬性结合在一起，增加了玻璃的抗破碎能力，不至于因为玻璃的形状及制造的质量而造成的危险，减少车祸中对人伤害。

钢化玻璃指将普通玻璃淬火使内部组织形成一定的内应力，从而使玻璃的强度得到加强，在受到冲击破碎时，玻璃会分裂成带钝边的小碎块，对乘员不易造成伤害。

区域钢化玻璃是钢化玻璃的一种新品种，它经过特殊处理，能够在受到冲击破裂时，其玻璃的裂纹仍可以保持一定的清晰度，保证驾驶者的视野区域不受影响。

图 2‑3  夹层玻璃破碎后状态

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 2‑4  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。

图 2‑5  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 2‑6  前风窗玻璃的碰撞模型处理方法2

（4） IP横梁的处理方法

仪表板横梁一般都是钣金拼焊件，可以对其抽取中面，在中面上以10mm大小对其进行网格划分。IP横梁的连接以焊缝为主，其焊缝可以用刚性单元进行模拟，保证焊缝处的节点一一对齐。可以将IP横梁归到白车身K文件下，和白车身的螺栓连接可以采用刚性单元进行模拟。仪表板和副仪表板的模型在整车碰撞建模中可以忽略，将其质量考虑进去。

图 2‑7  仪表板和副仪表板几何模型

图 2‑8  IP横梁几何和网格模型

三、下一节课部分内容剧透

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11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：整车模型装配处理及Include关键字引用。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） 整车CAE模型主要组成

整车CAE模型主要是由白车身、开闭件（前后车门、尾门和前发动机盖板）、动力总成、前后悬架、转向系统、仪表板横梁、踏板机构、冷却系统、轮胎（备胎）、燃油箱、座椅、材料参数K文件、属性定义K文件、连接关系K文件、整车控制关键字、加速度定义K文件、截面定义K文件。

图 3‑1  整车CAE模型结构

（2） Include关键字引用

通过*INCLUDE关键字调用K文件，通常有两种做法：第一种是通过hypermesh导入k文件，需要勾选“import as include” 选项。第二种是直接通过文本编辑器对K文件进行编辑，以*Keyword开始，通过*INCLUDE关键字调用K文件，以*END关键字结束。 

图 3‑2  K文件导入及状态

（3） 整车碰撞模型的检查项目

• 整车碰撞网格质量检查：

• 按照网格质量检查标准检查网格质量；

• 检查part的自由边、法向、重复单元、零长度单元；

• 检查干涉。

• part属性检查

• 检查所有part的材料、厚度属性是否正确。

• 整车连接关系的检查

• 检查自由状态的1D单元，连接是否正确；

• 确认rigidbody没有连接到刚体、刚体之间无共节点；

• 检查节点耦合处是否存在自由边；

• 检查铰链连接的节点是否是刚性节点，节点与part的连接是否正确；

• 检查constrained_rigidbodys连接是否将要约束的刚体全部约束；

• 整车接触关系检查

• 检查焊接位置接触是否建立，接触参数是否正确；

• 建立点焊自动生成的set、group是否已经删除。

• 整车碰撞模型整备质量和质心位置检查

• 检查整车碰撞模型的整备质量和质心位置

以上只是对下节课的简单介绍，在本节课中还会涉及到刚体片、整车配重处理方法的讲解。

时间过的真快，我们整车碰撞仿真建模系列课已经过半。还未上车的小伙伴们要抓紧了。