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碰撞分析案例:保险杠撞击刚性墙-------ABAQUS/Explicit显式非线... [复制链接]

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碰撞分析案例:保险杠撞击刚性墙 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 案例关注重点:焊接和撞击有限元分析模型的定义 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 案例背景

随着科学技术的发展,汽车已经成为人们生活中必不可少的交通工具。但当今由于交通事故造成的损失日益剧增,研究汽车的碰撞安全性能,提高其耐撞性成为各国汽车行业研究的重要课题。目前国内外许多著名大学、研究机构以及汽车生产厂商都在大力研究节省成本的汽车安全检测方法,而汽车碰撞理论以及模拟技术随之迅速发展,其中运用有限元方法来研究车辆碰撞模拟得到了相当的重视。而本案例就是取材于汽车碰撞模拟分析中的一个小案例―――保险杠撞击刚性墙。

案例分析 本案例的几何模型是通过导入已有的*.IGS文件来生成的(已经通过专用CAD软件建好模型的),共包括刚性墙(PART-wall)、保险杠(PART-bumper)、平板(PART-plane)以及横梁(PART-rail)四个部件,该分析案例的关注要点就是主要吸能部件(保险杠)的变形模拟,即发生车体碰撞时其是否能够对车体有足够的保护能力?其是否能够将撞击瞬间的动能转化为内能吸收掉以保护驾驶等人员的安全?作者这里根据具体车体模型建立了保险杠撞击刚性墙的有限元分析模型,为了节省计算资源和时间成本这里也对保险杠的对称模型进行了简化,详细的撞击模型请参照图49所示,撞击时保险杠分析模型以2000mm/s的速度撞击刚性墙,其中分析模型中的保险杠与平板之间、平板与横梁之间不定义接触,采用焊接进行连接,对于保险杠和刚性墙之间的接触采用接触对算法来定义。

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    本主题由 站长 admin 于 2012/6/17 18:34:47 执行 移动主题 操作
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    回复: 碰撞分析案例:保险杠撞击刚性墙-------ABAQUS/Explicit显式非线性动态分析

    这是我去年帮助别人做的一个小案例,细节考虑的不是很周到,主要帮助初学者快速入门运用ABAQUS/EXPLICIT进行动力学分析的,特别是本科生做毕业设计时可以参考一下。 ××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××× 首先请各位网友原谅我没有以文档形式上传该案例,主要是出于我自己的考虑: 1.这只是一个入门级别的案例,因此做的非常详细,没有必要下载后传的到处都是; 2.就是为了让初学者能按照步骤一步一步的做,否则一下载文档后就不知道扔那里去了,    同时,遇到问题可以马上以回帖的形式来咨询,因为这个案例我做了也1年多了,自己    忘记的也差不多了,希望可以也热贴的形式加以探讨,因为我自己在焊接处理上还是有    很多不明白之处,希望有人能够指导; 3.增加本版的人气,因为我作为版主,也好长时间没有上传帖子了,也该尽尽自己的义务了,呵呵 希望各位多谅解^_^ ×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××× 以下是该文档需要的bumper_asm.igs模型(该模型是我从赵海鸥老师的书籍中借用过来的,别说我侵权 仅仅做讲解用,呵呵)
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      最后编辑winken_zu 最后编辑于 2008-04-27 13:01:14
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      分析模型中各部件的材料参数: 刚性墙的材料密度为7.83×10-9,弹性模量为2.07×105,泊松比为0.28 保险杠、平板以及横梁的材料密度为7.83×10-9,弹性模量为2.07×105,泊松比为0.28,塑性应力-应变数据表: 210  0.0 300  0.0309 314  0.0409 325  0.05 390  0.151 438  0.301 505  0.701 527  0.91 本例单位制为:tonmm、s
      最后编辑winken_zu 最后编辑于 2008-10-19 12:08:02
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      保险杠撞击刚性墙模型图
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      14.4.3 案例求解 1. 定义部件(Part 第一步  启动ABAQUS/CAE,创建一个新的模型数据库,重命名为The crash simulation,保存模型为The crash simulation.cae 第二步 通过导入已有的*.IGS文件来创建各个部件,在主菜单中执行【File4Import4Part】命令,选择随书光盘中的bumper_asm.igs文件,弹出【Create Part From IGS File】对话框如图50所示,根据图50所示设定Repair OptionsTopology的相关选项,其它参数默认,单击Ok】按钮,可以看到在模型树中显示了导入的部件bumper_asm
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      第三步  Module列表中选择Part,进入Part模块,通过鼠标左键选择模型树中模型Parts1)下面的bumper_asm部件,并单击鼠标右键选择Copy命令,弹出Part Copy对话框如图51所示,在Part Copy对话框提示区中输入bumper,并在Copy Options中选择Separate disconnected regions into parts选项,单击Ok】按钮完成导入几何模型四个部件的分离,这时我们可以看到模型树上模型Parts1)下有五个部件,分别为bumper_asmbumper_1bumper_2bumper_3、和bumper_4,选择bumper_asm部件单击鼠标右键并选择Delete命令删除此部件,此时模型Parts1)下只剩下了四个部件,分别为bumper_1bumper_2bumper_3、和bumper_4,将部件bumper_1bumper_2bumper_3、和bumper_4分别对应更名为wall(刚性墙)如图51所示、bumper(保险杠)如图52所示、plane(平板)如图53所示和rail(横梁)如图54所示。
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      2. 定义材料属性(Property 第四步  Module列表中选择Property,进入Property模块,单击工具箱中 Create Material),弹出【Edit Material】对话框,输入材料名称Material-wall,执行【General4Density】,输入材料密度7.83E-9,执行【Mechanical4Elasticity4Elastic】,输入弹性模量2.07E3,泊松比0.28,单击【OK】按钮,完成材料Material-wall的定义;继续创建另外一种材料,材料名称为Material-bumper -plane -rail(三种材料的参数数据是完全一样的),执行【General4Density】,输入材料密度7.83E-9,执行【Mechanical4Elasticity4Elastic】,输入弹性模量2.07E3,泊松比0.28,执行【Mechanical4Plasticity4Plastic】,输入如图55塑性数据,单击【OK】按钮,完成材料Material-bumper -plane -rail的定义。
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      第五步 单击工具箱中 Create Section),弹出【Create Section】对话框,如图56所示,创建一个名称为Section-wall的均匀壳截面,单击【Continue】按钮,弹出【Edit Section】对话框,如图57所示,在Shell thickness(壳厚度)文本框内输入1,材料使用Material-wall,为了提高运算效率我们选用默认的Simpson积分算法,在壳体厚度方向上布置3个积分点,Section-wall的截面属性参数设置完成后如图57所示;按照上述方法继续创建另外三个截面属性,名称分别为:Section-bumperSection-planeSection-rail,壳体厚度分别为123,材料使用Material-bumper -plane -rail,算法选用默认的Simpson积分算法,壳体厚度方向上布置3个积分点。单击工具箱中 Assign Section),把截面属性Section-wallSection-bumperSection-plane以及Section-rail分别赋予部件wall、部件bumper、部件plane和部件rail
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      3. 定义部件装配(Assembly 第六步  Module列表中选择Assembly,进入Assembly模块,单击提示区中 Instance Part),在弹出的【Create Instance】对话框中依次选中部件wall、部件bumper、部件plane和部件rail,单击【OK】按钮,创建了各个部件的实例,其中各个实例已经按照默认位置装配完成,各个实例最终装配模型如图49所示。 4. 定义网格划分(Mesh 第七步  Module列表中选择Mesh,进入Mesh模块,环境栏中Object选择Partwall,单击工具箱中 Seed Part),弹出【Global Seeds】对话框,输入Approximate global size30,其它参数设置选择默认,单击【OK】按钮,完成种子的设置;单击工具箱中 Assign Mesh Controls),根据信息区提示选择整个部件Part-rigid-plane单击【Done】按钮,弹出【Mesh Controls】对话框,如图58所示,Element Shape栏中选择单元形状为QuadTechnique栏中选择 Free,单击【OK】按钮;单击工具箱中 Assign Element Type),选择ExplicitLinearShell,即选择四边形减缩壳体单元S4R;单击工具箱中 Mesh Part),单击提示区【Yes】按钮,完成部件wall的网格划分。
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      第八步  环境栏中Object选择Partbumper,单击工具箱中 Seed Part),弹出【Global Seeds】对话框,输入Approximate global size15,其它参数设置选择默认,单击【OK】按钮,完成种子的设置,执行【Seed Edge4Biased】命令,用鼠标左键选择如图59所示左边的两条曲线,选择时鼠标尽量靠近图示箭头指向曲线的一半区域,单击信息提示区的【Done】按钮,在信息提示区输入Bias ratio>=1):2.0,回车,输入种子数为20,单击【Done】按钮;继续执行【Seed Edge4Biased】命令,用鼠标左键选择如图59所示右边的四条曲线,注意箭头指向方向,单击信息提示区的【Done】按钮,在信息提示区输入Bias ratio>=1):3.0,回车,输入种子数为4,单击【Done】按钮完成种子设置。单击工具箱中 Assign Mesh Controls),根据信息区提示选择整个部件bumper单击【Done】按钮,弹出【Mesh Controls】对话框,设置如图58所示,单击【OK】按钮。单击工具箱中 Assign Element Type),选择ExplicitLinearShell,即选择四边形减缩壳体单元S4R;单击工具箱中 Mesh Part),单击提示区【Yes】按钮,完成部件bumper的网格划分。
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      第九步  环境栏中Object选择Partplane,单击工具箱中 Seed Part),弹出【Global Seeds】对话框,输入Approximate global size15,其它参数设置选择默认,单击【OK】按钮,完成种子的设置;单击工具箱中 Assign Mesh Controls),根据信息区提示选择整个部件Part-rigid-plane单击【Done】按钮,弹出【Mesh Controls】对话框,设置如图58所示,单击【OK】按钮;单击工具箱中 Assign Element Type),选择ExplicitLinearShell,即选择四边形减缩壳体单元S4R;单击工具箱中 Mesh Part),单击提示区【Yes】按钮,完成部件plane的网格划分,按照如同部件plane网格划分参数的设定完成部件rail的网格划分。 第十步  从环境栏中Object选择Assembly,单击工具箱中 Verify Mesh),框选整个分析模型(包括四个部件),单击提示区中【Done】按钮,弹出【Verify Mesh】对话框,在Type栏中选择Analysis Checks,单击【Highlight】按钮,可以统计整个分析模型各个实例的网格信息如下所示: Part instance: bumper-1 Number of elements : 1518, Analysis errors: 0 (0%), Analysis warnings: 0 (0%) Part instance: plane-1 Number of elements : 120, Analysis errors: 0 (0%), Analysis warnings: 0 (0%) Part instance: rail-1 Number of elements : 204, Analysis errors: 0 (0%), Analysis warnings: 0 (0%) Part instance: wall-1 Number of elements : 425, Analysis errors: 0 (0%), Analysis warnings: 0 (0%) 通过分析模型的网格分析检查所知,各实例模型网格质量没有警告和错误信息。
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      5. 定义接触(Interaction 十一 Module列表中选择Interaction,进入Interaction模块,执行【Interaction4Property4Create】命令,或者单击工具箱中 Create Interaction Property),在弹出的【Create Interaction Property】对话框中输入接触属性名称IntProp-nofricType选择Contact,单击【Continue】按钮,进入【Edit Contact Property】对话框,接受该属性的所有默认设置,定义了一个无摩擦接触属性。 十二 执行【Tools4Reference Point】命令,在图形窗口选择实例wall的任意一个角点,创建一个参考点RP-1。执行【Tools4Display Group4Create】命令弹出【Create Display Group】对话框,如图60所示,选择Part instancesbumper-1单击【Replace】按钮,图形窗口界面只显示了实例bumper执行【Constraint4Create】命令,或者单击工具箱中 Create Constraint),弹出【Create Constraint】对话框输入NameConstraint-rigid-wall选择TypeRigid body单击【Continue】按钮弹出【Edit Constraint】对话框如图61所示Region type中选择Bodyelements),单击右部的【Edit】按钮在图形窗口中选择实例wall的全部单击提示区中【Done】按钮返回【Edit Constraint】对话框单击Reference Point栏中Point后面的【Edit】按钮在图形窗口选择参考点RP-1返回【Edit Constraint】对话框单击【OK】按钮把实例wall约束成刚体。
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