前纵梁碰撞有限元建模及分析

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用CAE软件（如LS-DYNA和HyperView）进行汽车前纵梁碰撞仿真的详细流程。包括材料属性和焊点的定义、set点集和刚性墙的创建、碰撞初速度和截面力的设置、控制卡片的定义以及K文件的导出和提交求解器计算。此外，还详细说明了仿真结果的查看方法，包括动画和各类曲线（如能量曲线、加速度曲线和截面力曲线）的查看步骤。此内容来源于重庆理工大学汽车碰撞安全虚拟仿真实验，旨在提供学习和研究参考。

1. 导入CAD文件

打开HyperMesh12.0(或14.0)。

图1 文件的导入过程

如图1所示，单击导入图标，选择导入类型，选择IGES格式，选择文件的位置（注意HyperMesh导入和导出的文件位置都不能出现中文），单击import完成模型的导入。

图2 导入的模型

2. 几何清理

首先，使用Geom面板下的defeature命令删除重复面。

图3 Geom面板

图4 重复面的检查

此模型中由于内加强板有面缺失，需进行几何修复。使用F11键命令对几何模型进行处理，可以修复缺失面、缝合小间隙、清理红色自由边等。

图5 几何清理面板

完成几何处理后，检查几何模型，未发现几何缺陷，则进行下一步操作——中面的抽取。

（a）

（b）

图6抽取中面

如图6（a）所示，使用Geom面板下的midsurface命令，选择auto midsurface类型，选择需要抽取中面的实体，点击extact生成中面。

3. 网格划分

划分网时使用AutoMesh（F12键）功能，在中面上划分网格，并且把不同区域的网格放入不同的components中，同时运用AutoMesh下的在单元上重划网格在功能，使划分的网格规则化。

步骤演示：1.选择需要划分网格的面

2.网格大小

3.网格类型

4.生成网格

（a）

（b）

图7 网格划分

图8 网格质量检查

运用2D面板下的QualityIndex功能检查网格质量，设定质量标准，使用QualityIndex下的系列优化功能对网格进行优化，使得所有网格都满足设置的质量标准。

表1 网格质量标准

4. 定义材料和属性

图9 定义材料

如图9所示，点击图标，选择create按钮，输入材料名称，选择材料类型，选择材料，点击create/edit，输入材料的各种参数。

图10 定义属性

如图10所示，点击图标，选择create按钮，输入属性名称，选择属性类型，选择属性，输入厚度，点击create/edit。

图11 赋予材料和属性

如图11所示，点击图标，选择update按钮，选择需要赋予材料属性的component，选择卡片类型，选择属性卡片，选择材料卡片，单击update将材料属性赋予到component中。

5. 定义焊点

首先建立一个新的component，并设置为当前层，管理焊点单元。

（a）

（b）

图12 定义焊点

如图12（a）所示，点击1D，点击spotweld，选择类型，选择单点对单点，选择第一个点，选择第二个点（两个点选中之后自动生成焊点），在应该有焯点的地方重复第5步和第6步，生成spotweld单元，焊点的距离约为50mm。

6. 定义set点集

如图13所示，选择Analysis面板，点击entity sets，输入节点集名称，设置卡片类型，选择节点集需要的点，点击create。

图13 定义set点集

7. 定义刚性墙

如图14所示，点击Analysis，点击rigid walls，点击create，输入名称，选择类型，选择卡片类型，点击geom，选择刚性面参考点，选择刚性面的法线方向，点击add（添加刚性面接触），选择类型，选择之前建立好的节点集，点击update更新。

（a）

（b）

图14 定义刚性墙

8. 定义碰撞初速度

如图15所示，点击图标，点击create，选择卡片名称，选择卡片类型，创建和编辑卡片，选择节点集，定义初速度的大小及方向。

图15 定义初速度

9. 定义截面力

如图16所示，点击Analysis，点击rigid walls，点击create，输入截面名称，选择平面类型，选择类型，点击create创建截面，点击geom，选择截面的参考点，选择截面的法线方向，点击update，点击add，选择类型，选择与截面接触的components，点击update。

（a）

（b）

图16 定义截面力

10. 定义控制卡片

如图17所示，点击Analysis，点击control cards，选择计算时间卡片，设置计算时长，选择动画间隔卡片，设置动画输出间隔时间，选择数据控制卡片，设置卡片中相应的数据。

图17 定义控制卡片

11. 导出K文件

如图18所示，点击导出图标，选择导出类型，选择导出的格式，选择导出文件的位置，点击export导出文件。

图18 导出K文件

12. 提交求解器计算

打开LS-DYNA软件，点击导入图标。如图19所示，选择K文件的位置，设置计算需要的CPU和内存，点击run开始计算。

图19 提交计算

前纵梁碰撞仿真结果分析

1. 查看仿真结果

打开HyperView软件，依次点击导入图标1，选择文件位置，选择d3plot文件，点击apply，即可导入仿真结果查看动画。

图1仿真结果导入

2. 查看输出曲线

打开HyperGraph软件，按照操作步骤分别查看输出的各类曲线数据。点击图标1，选择文件位置2(不同的曲线在不同的文件中)，点击apply3。

图2仿真曲线查看

2.1能量曲线

   在HyperGraph中打开glstat文件，按图3中顺序依次选择Energy，Internal Energy、Kinetic Energy、Total  

Energy等，然后选择Energy，最后点击apply即可得到能量曲线。

图3 能量曲线查看

图4 能量曲线

2.2加速度曲线

在HyperGraph中打开nodout文件，按图5顺序依次选择Node data，加速度输出点，加速度，最后点击apply即可得到某点加速度曲线。

图5加速度曲线查看

图6 加速度曲线

2.3截面力曲线

在HyperGraph中打开secforc文件，按图7顺序依次选择Force，设置截面力平面，x、y或者z方向，最后点击apply即可得到某截面力曲线。

图7 截面力曲线查看

图8 截面力曲线