Hybrid Ⅲ50th頭部有限元模型建立及應(yīng)用研究.pdf

1、目前，歐美、日本及中國(guó)各自實(shí)施的正面碰撞法規(guī)試驗(yàn)以及新車評(píng)價(jià)體系中都規(guī)定使用Hybrid III50th正面碰撞假人作為汽車前排乘員替代物。隨著汽車整車碰撞的有限元計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的逐漸成熟，汽車碰撞研究中也要求建立碰撞假人仿真模型。國(guó)外對(duì)Hybrid III正面碰撞假人的有限元模型建立與運(yùn)用方面已經(jīng)有一定的經(jīng)驗(yàn)積累，而我國(guó)對(duì)假人有限元模型的研究還較少。 本文通過(guò)研究大量參考文獻(xiàn)及前人工作，發(fā)現(xiàn)已公開(kāi)的Hybrid III50th

2、有限元模型頭部模型整體過(guò)于簡(jiǎn)陋，網(wǎng)格單元尺寸過(guò)大，沒(méi)有好的細(xì)節(jié)表現(xiàn)；且頭部模型中重要部件頭部皮膚與頭蓋骨之間沒(méi)有定義接觸，與實(shí)際不相符。本文主要研究網(wǎng)格密度對(duì)模型響應(yīng)的影響及頭部皮膚與頭蓋骨之間是否定義接觸特性時(shí)的仿真模擬響應(yīng)差別。 本文根據(jù)NHTSA的碰撞假人圖紙及利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立了Hybrid III50th的頭部幾何模型。根據(jù)幾何模型，建立了五種不同網(wǎng)格密度的頭部有限元模型，并比較了模型的質(zhì)量、質(zhì)心及轉(zhuǎn)

3、動(dòng)慣量，從而確認(rèn)五種模型除網(wǎng)格密度外是一致的。通過(guò)模型有效性驗(yàn)證比較發(fā)現(xiàn)，Hybrid III50th頭部皮膚是頭部有限元模型的關(guān)鍵部分，當(dāng)網(wǎng)格單元尺寸大于10mm時(shí)，由于沙漏能過(guò)大而導(dǎo)致模型仿真失效；大于4mm時(shí)模型可能仿真失效；達(dá)到2mm時(shí)(D型)模型沙漏能得到了較好的控制并且整體的頭部模型有很好的細(xì)節(jié)表現(xiàn)，研究結(jié)果表明，該網(wǎng)格密度的頭部模型是較適用于碰撞仿真的，并且可以推廣到整體碰撞假人的有限元建模中。 根據(jù)本文所建立的D

4、型頭部有限元模型，建立了D1型頭部皮膚與頭蓋骨之間無(wú)定義接觸的頭部有限元模型。在同一跌落試驗(yàn)的仿真條件下發(fā)現(xiàn)，頭部皮膚部件與頭蓋骨部件之間是否定義接觸特性對(duì)頭部模型跌落仿真HIC值有20％左右的影響。 本文將D型、D1型頭部模型與LSTC公司所建立的Hybrid III50th整體有限元模型進(jìn)行了耦合，并建立了無(wú)安全氣囊及有安全氣囊的前碰撞模型，對(duì)模型的響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比研究。研究結(jié)果表明，頭部皮膚部件與頭蓋骨部件之間是否定義接觸特