行人保护设计焦点：头部模型构建与优化

2018 年，中国新车星级评定（C-NCAP）将行人保护纳入新车评价规程。基于中国国情考虑，交通事故中行人伤亡率相对较高，在汽车安全领域，对行人安全的保护十分重要。本文使用 Primer软件建立行人保护 头部保护模型，并利用 LS-DYNA 求解器进行计算 。

标准

标准适用于最大设计总质量大于500kg的M1类汽车。最大设计总质量大于500kg但不大于4500kg的M2类，以及最大设计总质量大于500kg但不大于4500kg的N类汽车，可参照执行。但不包括驾驶员座椅R点与前轴中心的横向平面的水平距离小于1000mm的M2类和N类汽车。

分析流程

整车模型截取标准

行人保护模型的截取整车碰撞模型B柱之前的部分，除去两个前车胎及减震器，并增加大灯、防撞梁吸能件、下部支撑结构件、雾灯、通风 板、仪表板总成、雨刮系统、贮液罐、继电器盒等车身前部可能与头部发生碰撞的相关部件。

壳单元和体单元基准尺寸为8mm，最大单元尺寸不超过12mm，最小不小于3.5mm（塑料材料单元尺寸不小于3mm）。其中焊点采用体单元（HEXA SOLID）模拟，螺栓采用刚性单元（RIGID）模拟。

为了提高计算精度，对单元翘曲度以及四边形和三角形单元内角的角度范围进行严格控制。最终用于行人保护仿真分析的车辆有限元简化模型如下图所示：

模型检查

模型的正确性对计算结果有直接的影响，必须对模型进行全面的检查，以保证在运算过程中没有出现影响结果正确性的警告及错误。

01一维单元检查

模型中一维单元质量检查，主要是检查一维单元是否存在自由端、确定一组刚度单元是否成环、检查焊接和刚性单元的双重依赖、检查所有一维单元的最小长度以及是否有重复定义的一维单元等。

02二维单元质量检查

• 单元翘曲角(warpage)≤15；
• 单元长宽比小于(aspect)1:5；
• 四边形内角(quad)45°至35°；
• 最小单元长度(length)大于4mm；
• 最大单元长度小于12mm；
• 雅各比(Jacobian)＞0.6；
• 三角形内角(Trias)20°至120；
• 三角形占全部单元比例小于5%。

03模型连接方式检查

• 同一零件二维单元之间节点是合并，不存在不合理的自由边；
• 焊点是否有失效；
• 刚性一维单元是否连接到了刚性零部件上；
• 铰接单元是否连接合理；
• 弹簧单元、阻尼单元、梁单元附属方向是否正确
• 各种接触关系是否合理建立、是否正确；
• 各种连接方式是否与实车状态一致等。

建模流程

1、按照上图中，选取车体外表面，选择完成后，点击Sketch查看所选择的部件。

2、Ground z-coord栏中输入地面线高度，输入负值。

3、选择部件后，激活Bumper Parts，Bumper Beam和Bonnet rear reference line处的Define，以红色状态显示。

1、点击Bumper Parts，选取前保险杠；

2、点击Bumper Beam，选取防撞梁；

3、点击Bonnet rear reference line处的Define，弹出如下图所示窗口：

1、点击Pick bonnet，选取发盖及包边；

2、点击Pick windscreen，选取风挡玻璃；

3、点击Save setting处的黄色文件夹，设置输出文件名称；

4、点击Apply，完成Marking设置。

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