Workbench联合Lsdyna的汽车吸能盒仿真案例分析

随着汽车保有量迅速增加，我国的道路交通事故已呈持续上升趋势。安全车身的研究作为降低汽车碰撞事故伤害的有效手段具有十分重要的作用。同时，汽车车身的碰撞安全水平作为一个汽车行业的技术壁垒影响着国产汽车的市场表现。因此，从这两个角度来说设计具有良好防撞性能的安全车身结构并研究相关的技术具有重要的理论和现实意义。

本文以汽车前部保险杠系统中的关键吸能部件(吸能盒)为研究对象。

吸能盒实物

这里仿真不对吸能盒进行详细建模，只是要做到仿真时的溃缩效果。

在CREO中绘制一个吸能盒的三维模型：

三维模型

这里有个小技巧，在组件里打孔时可以通过相交操作可以继承到子零件。

导入ansys workbench中进行前处理，依然选用explicitdynamics(ls dyna export)组件

吸能盒是薄壁零件，因此采用壳单元进行分析。

在DesignModeler中对实体进行抽壳，壳厚度0，运用壳单元来构建吸能盒模型。这里不采用实体单元进行仿真，否则求解时间极长。

抽壳前

抽壳后

进行网格划分，定义约束和初始条件，改单位制，定义时间步等。

分析设置

将K文件导入lspp中

孔的位置应当用螺栓连接，这里采用焊接形式来模拟螺栓。

定义CONSTRAINED_SPOTWELD关键字，将对应孔的两侧进行点焊，这里为了后边的变形对比，只约束了吸能盒一侧。

点焊后示意图

定义SET_NODE_LIST关键字，将吸能盒后部节点定义为节点组1，并将节点组1进行全约束。

节点组1

定义材料MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY，线性塑性材料，密度7800KG/m³,杨氏模量2e11N/ m²，泊松比0.3，屈服应力3.4e-4N/M。

在CONTROL_CONTACT中修改接触面惩罚系数为1

设置沙漏CONTROL_HOURGLASS

约束刚性墙自由度，只允许在Y轴上进行运动。

至此K文件前处理完毕，导入LS-DYNA971中进行计算

计算结果：

有焊点约束一侧变形

无焊点约束一侧变形

表面沿预设凹槽进行折叠变形

注：有焊点一侧是风箱状折叠，无焊点一侧边缘不能控制折叠形状与折叠方向，这里动图看起来比较相似，仔细看其实是有区别的。

通过使用本仿真方法可以研究吸能盒的截面形状、焊接成型方式、预变形等因素对于结构的峰值碰撞力和最大吸能量等多个吸能特性指标的影响规律.并且利用多种可行方案对比选优的方法选出最佳方案。

通过后处理可以捕获关键单元的应力曲线，通过对这些关键位置点的分析，运用最小二乘法或通过正交回归试验等方法可以求解出关键变量与吸能特性的数学模型，并得出最优解。

某单元位置的应力

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