企业规范分享：整车侧面柱碰CAE分析规范V1.0版~
本规范规定了汽车整车侧面柱碰CAE分析的要求。
本规范适用于本公司汽车侧面柱碰CAE分析。
2. 规范性引用文件
本文件对于下列文件的引用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
LP--RD-PF-0113 整车碰撞有限元建模规范
Euro NCAP 欧洲新车评估程序
3. 分析流程
整车侧面柱碰CAE分析流程见图1。
图 1整车侧面柱碰CAE分析流程图
4. 分析要求
4.1 CAE分析有限元基础模型的输入
将有限元模型导入整车碰撞分析前处理软件，该模型根据LP--RD-PF-0113 整车碰撞有限元建模规范建立，主要包括：白车身总成、底盘总成、动力系统、转向系、仪表板横梁、踏板机构、保险杠、冷却系统、进排气系统、燃油箱、蓄电池、座椅、配重质量点等其他对碰撞分析结果存在影响的模型。
4.2 检查有限元基础模型
4.2.1 检查如4.1所述的模型，要求数模齐全，网格质量及连接满足LP--RD-PF-0113 整车碰撞有限元建模规范。
4.2.2 检查整车质量和质心坐标是否调至设计设定的整备质量状态，根据LP--RD-PF-0113 整车碰撞有限元建模规范的要求来调整整备质量。“车辆整备质量”指处于运行状态的车辆质量，没有驾驶员、乘客和货物，但加满燃料、冷却液、润滑油，并带有随车工具和备胎。一般来说，分析的整车质量=整备质量 假人质量 实验仪器质量。
4.2.3 检查动力总成设定，是否符合设计的质量、质心坐标以及转动惯量。
4.2.4 检查整车有限元模型的车轮胎压设置，胎压通常按照设计值设定。
4.3 传感器及截面力布置位置
4.3.1 传感器布置位置
a) 通常B柱下部布置一个传感器，该处较为稳定，当作整车碰撞加速度传感器；
b）B柱内板均布传感器，用于测量B柱内板入侵速度，可参考图2；
c）车门内板布置传感器，用于测量前车门内板对应假人关键部位的入侵速度，可参考图3。
图 2 B柱传感器布置参考图
图 3 前车门内板传感器布置参考图
4.3.2 截面力布置位置
a) 侧围、B柱布置；
b) 顶盖横梁截面布置；
c) 门槛、地板截面布置。
在碰撞力传递的结构件位置添加Crossectinon，输出碰撞过程中主要传力路径的载荷信息。可以根据车辆结构尺寸的不同，适当布置。
4.4 座椅位置调整
调整座椅位置，座椅靠背角。
前排座椅位置，对于纵向可调节的座椅，应使其“H”点位于行程的中间位置或者最接近于中间位置的锁止位置。对于长条座椅，应以驾驶员位置的“H”点为基准。
前排座椅靠背如果可调，座椅靠背应调节到使人体模型躯干倾角尽量接近制造厂规定的正常使用角度，若没有规定，则应调节到从铅垂面向后倾斜25°角的位置。如果可调，后排座椅或后排长条座椅应处于最后位置。
4.5 假人及安全带调整
4.5.1 假人位置调整
4.5.1.1 手臂调整
驾驶员侧假人人体模型上臂应贴近躯干，其中心线应尽量接近铅垂平面。
4.5.1.2 腿部调整
通过调整人体模型双脚，使驾驶员侧人体模型的大腿尽可能靠着座垫，膝部U 形凸缘外表面之间的初始距离为270 mm±10 mm。在可能的情况下，尽量使驾驶员侧人体模型的左腿应处于纵向铅垂平面内。为更进一步接近实际情况，驾驶员侧人体模型的右腿应处于铅垂平面内。
4.5.1.3 脚的调整
驾驶员侧人体模型的右脚应放在未踩下的加速踏板上，处于地板表面上的脚跟最后点应在踏板平面内。若脚不能放在加速踏板上，则应垂直于小腿放在适当位置，且沿踏板中心线方向尽量靠前，脚跟最后点搁在地板表面上。左脚跟尽量靠前放置，并搁在地板上。左脚应尽可能平放在脚踏板上。左脚的纵向中心线尽可能和车辆中心线平行。
4.5.1.4 在一些初步的整车碰撞分析中，可以用质量块代替假人配重来计算，其质量与假人同为75kg。
4.5.2 安全带调整
在完成假人布置与调整之后，导入安全带模型，将假人约束在座椅上。
4.6 地平面设定
地平面的设定按照前后轮胎的高度定义，地面类型为RWPlanar，与整车XY平面平行，经过轮胎网格的最下点。
4.7 SP柱形刚性固定壁障
4.7.1 导入SP柱形刚性固定壁障，刚性柱体是一个金属结构，不高于半载车辆撞击侧轮胎最低点102mm，同时最少高于车顶100mm，如图4所示，调整SP柱形刚性固定壁障与车之间的位置关系，并且固定限制壁障所有方向的位移。
图 4 SP柱形刚性固定壁障
4.7.2 SP柱形刚性固定壁障的定位，壁障中心线对准试验车驾驶员头部重心。
图 5 SP柱形刚性固定壁障布置图
4.8 分析模型接触
CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE: SP柱形刚性固定壁障与车接触卡片；
CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE: 整车自接触卡片；
CONTACT_AUTOMATIC_NODE_TO_SURFACE：整车BEAM焊点与车身连接接触；
定义假人及约束系统与车的接触。
4.9 定义模型计算控制卡片，数据输出卡片
4.9.1 模型计算控制卡片
主要定义，见图6：
CONTROL_TERMIANTION：设定分析时间120ms；
CONTROL_TIMESTEP：设定计算控制时间步长，根据网格质量控制最小单元尺寸确定。当最小单元尺寸为5mm时，dt2ms为1.112×10-6；
CONTROL_SHELL：设定壳单元控制卡片；
CONTROL_SOLID：设定体单元控制卡片；
CONTROL_CONTACT：设定接触控制卡片；
CONTROL_PARALLEL：设定并行处理器控制片；
CONTROL_OUTPUT：设定输出参数控制卡片；
CONTROL_ENERGY：设定能量控制卡片。
图 6 定义模型计算控制卡片
4.9.2 数据输出卡片
主要定义:
DATABASE_GLSTAT：定义文本输出总体信息；
DATABASE_MATSUM：定义文本输出材料信息；
DATABASE_NODOUT：定义文本输出节点信息；
DATABASE_RCFORC：定义接触数据输出信息；
DATABASE_SLEOUT：定义文本输出梁单元信息；
DATABASE_SECFORC: 定义截面数据输出信息；
DATABASE_BINARY_D3PLOT：定义计算结果文件输出信息；
DATABASE_BINARY_D3THDT：定义单元历史数据输出信息。
4.10 定义边界条件及要求
4.10.1 边界条件
按照法规要求给定整车碰撞速度。分析中按照EuroNCAP 欧洲新车评估程序设定整车Y向的初始速度为29km/h。
在整个正面碰撞分析的过程中，要设定重力加速度为9810mm/s2。
4.11 提交计算
根据计算服务器配置，设定参与计算的CPU及内存数，用LS-Dyna软件进行求解。
4.12 分析结果数据处理
4.12.1概述
分析结果数据主要包括：能量转换、变形模式、车身数据、假人数据，假人数据根据是否放置假人提取，采用mass配重则不考察。
4.12.2 能量转换
碰撞过程中总体能量的变化情况是评价建模是否正确的重要指标。碰撞过程中动能向内能转化的过程，总能量应基本保持不变，沙漏能一般控制在5%之内。要求沙漏能占整体内能的百分比小于5%。
4.12.3 变形模式
门槛及侧围上边梁的变形很大程度上影响车辆侧面柱碰性能, 碰撞时要尽量减小结构的弯曲变形。观察门槛及侧围上边梁的变形模式, 结合截面变化以及结构弯曲过渡区域的截面力, 分析车辆碰撞侧的载荷传递信息, 可以更客观地判断对碰撞变形产生不利的因素。
4.12.4 车身数据
车身数据主要包括： B柱内板、碰撞侧的前车门内板侵入量；CAE分析中根据设定的传感器，测量加速度及侵入量。
4.12.5 假人数据
假人模型上的测量点在有限元模型中都已自动设置。
HIC值。
测点是头部重心，测的是头部中心加速度。
胸部损伤值（a，d，VC）值。
测点是胸部的加速度计或扭簧，测量的是加速度或扭簧的扭矩。
腹部的力（F）。
测点是大腿骨上的弹簧单元，测的量是弹簧力。
骨盆力、耻骨力（F）。
4.12.6评价规范
侧面柱碰仿真分析评价规范包括车身结构评价及假人伤害评价。车身评价主要包括B柱内板、碰撞侧的前车门内板的侵入量及侵入速度。假人伤害值的评价主要包括头部HIC、头部加速度、胸部压缩量、胸部VC值、腹部力、髋部力。
在整车碰撞的CAE分析中，主要是对车身结构方面进行评估。碰撞一侧的车门侵入量和侵入速度直接与侧碰撞假人的伤害相关，车门的侵入量和侵入速度越大，则假人受到侵害的可能性越大。为此，CAE分析中着重考察车门内板测点的侵入量和侵入速度，以及侧面关键结构的变形模式。
