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使用LS-Dyna进行汽车碰撞侧翻分析时安全气囊的参数设置讨论

2020年05月04日 CAE 阅读 1,363 views 次

安全气囊展开仿真以及安全气囊与其他部件的相互作用需要特殊的接触处理,安全气囊有以下接触特性需要考虑:较高的节点速度(>100m/s)、软组织特性(E<50Mpa) 、组织厚度小(<0.5mm)、折叠状态时频繁的初始穿透、安全气囊织物层的处理。为了提高安全气囊接触的稳定性和准确性,建议使用以下接触类型和接触参数。

1、气囊自接触( Airbagself-contact)

处理安全气囊自接触(织物与织物接触)时,强烈建议使用*CONTACT_AIRBAG_SINGLE_SURFACE。该接触类型基于*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE进行了修改,以解决气囊展开折叠相关问题。通常建议S0FT=2(仅SMP)以更好地处理安全气囊折叠中存在的许多初始穿透,这通常有利于处理折叠或部分展开的安全气囊的复杂几何形状。与S0FT=2其他接触选项相比,安全气囊接触的资源消耗较大,SOFT=0或1可以实现不完全接触。在实际分析中,可以如下图所示,定义两个单独的接触,当气囊展开时,通过生死时间的控制,将SOFT=2转换到SOFT=1,这既可以保证接触的可靠性又可以提高接触效率。

如果使用MPP运行安全气囊仿真,请注意SOFT=2无效,因此必须使用S0FT=0或1。此时对于折叠的安全气囊需要定义织物接触厚度与时间的负荷曲线,以便在折叠状态下从非常小的厚度过渡到气囊袋展开时的较大厚度。这样做是为了防止在折叠状态下的初始穿透,并且保证展开过程中仍然具有良好的接触行为。

接触厚度与时间的关系曲线通过LCIDAB(* CONTACT Card A)定义。若不使用与时间相关的接触厚度的方法,可以尝试调用跟踪初始穿透的选项设置(Card C中IGNORE=1)。第二种方法是960版本中的新选项,并未针对安全气囊应用进行彻底检查。

2、气囊与结构接触

在气囊展开期间及展开之后,气囊织物会与模型的其他部件接触,如仪表板、车门装饰部件、座椅等。此处的接触建议采用双向接触*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE。在安全气囊节点包括在以单向类型接触方式的从侧时(例如*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE),不检查结构节点是否穿过全气囊段。这可能导致精细网格结构部件明显穿透到气囊段中。单面接触(例如*CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE)不建议用于气囊与结构的相互作用,因为这会导致织物的重复自接触。

安全气囊与结构接触的问题主要在于材料弹性模量差距很大(高达1000倍),且织物厚度非常小。为避免织物厚度较小而引发的节点过早释放,建议将织物的接触厚度设置为最小值1.0mm,由于涉及广泛的材料,强烈建议使用SOFT=1,因为它不需要对penalty scale factors进行微调。安全气囊相关接触的整体设置示例如下所示。

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