摘要通过对汽车内饰件单品侧碰职能的剖释酌量， 指出了现有CAE反力吸能仿真无法展现饰板分割危险的不敷。通过正在CAE中追加饰板塑性应变剖释， 举办饰板分割的危险

通过对汽车内饰件单品侧碰职能的剖释酌量， 指出了现有CAE反力吸能仿真无法展现饰板分割危险的不敷。通过正在CAE中追加饰板塑性应变剖释， 举办饰板分割的危险评估、出处剖释、对策检讨及效率预测， 并连接单品及整车侧碰尝试结果注明了前期对策实质和CAE仿真结果的有用性。通过此酌量， 正在开采前期，一方面能供应一种用于评估内饰件，告终侧碰职能方向的预测步骤， 另一方面针对分割危险能供应可供鉴戒的有用对策检讨思绪。

汽车碰撞平和一向是各主机厂闭怀的要点实质， 而侧碰则是汽车碰撞平和的主要观察项之一。国家准绳GB20071-2006《汽车侧面碰撞的乘员爱惜》协议了特意的试验规程和央求来观察汽车侧碰的平和性。准绳中对侧碰的平和性分为两类目标举办量度， 其一是车内乘员的职能目标，即头部、胸部、腹部、骨盆的吸能值；其二是奇特央求， 首要蕴涵非职能目标的少许央求， 此中央求“ 一齐内部构件正在零落时均不得发作厉害的凸出物和锯齿边，以抗御填充蹂躏乘员的或者”。目前, 针对第一种观察目标，已有较为深人的酌量， 针对门护板编制也有成熟的零部件试验步骤举办审核。但针对门护板分割时发作的厉害凸出物和锯齿边的酌量并不众睹本文通过酌量某车型饰板腹部冲锋点告终了反力吸能的方向值， 然而饰板却爆发了分割， 发作“ 厉害的凸出物和锯齿边”导致侧碰职能未达的课题， 指出了现有单品侧碰职能预测步骤的不敷。通过对冲锋对象追加举办塑性应变漫衍的CAE 仿真剖释， 鲜明了饰板分割的出处剖释、对策检讨和对策效率预测， 最终通过实物尝试告终了侧碰职能方向， 也验证了前期CAE 仿真剖释的有用性。为以来车型部品开采， 正在早期告终侧碰职能方向， 异常是何如避免分割危险方面供应了一种科学的预测步骤。

正在实车碰撞中， 车门钣金会爆发变形， 但正在举办门护板单品试验时， 依照设定， 车门内钣金施加固定统制。冲锋头沿F目标以恒定速率和预设位移冲锋门护板， 预设位移为实车碰撞中内钣金相对门护板的变形量， 冲锋速率和冲锋头位移由整车CAE 剖释得知[2]。的确来说， 将与胸部、腹部和骨盆职能目标闭连的内饰件都固定正在治具上， 用特定样子的冲锋头以必然的速率和角度对治具上的内饰件举办撞击。一方面评估一共进程的反力与吸能值是否告终职能方向值， 另一方面评估尝试中是否爆发分割导致锐边浮现。以某车型后席腹部冲锋点的侧碰开采为例， 整车侧碰职能方向明白给到饰板单品的腹部职能方向， 睹表１ 。

通过数据剖释， 觉察该车型的后门饰板和行李舱下饰板都列入腹部碰撞进程， 因而将后门饰板和行李舱饰板同时固定到尝试治具上， 举办单品碰撞尝试， 如图1所示

发阶段为预测实物的侧碰职能告终情形， 正在数据阶段会通过CAE仿真对产物的反力－吸能情形举办预测５平常会正在数据上基于LS-DYNA 开发饰板网格模子Ｗ。通过CAE 对碰撞进程中的反力－吸能告终情形举办剖释及须要的对策检讨。模子蕴涵门护板总成以及其他列入碰撞进程的内饰件部品、车门内钣金和冲锋头。此中， 车门内钣金中部挖空， 只保存与门护板配合的翻边和卡扣孔。模子均采用壳单位， 焊点采用梁单位。通过CAE剖释能够得出饰板正在碰撞进程中的反力－吸能弧线， 对照输人的方向值， 决断是否告终。以上文提到的某车型腹部冲锋点为例， 最终获得的反力吸能弧线职能方向输入， 正在最大反力1.5kN 的情形下， 吸能结果为48.36J， 宏伟于方向值10J ， 预测单品侧碰职能告终。

现行CAE 仿真剖释只闭怀碰撞进程中的反力与吸能告终景遇， 无法展现碰撞进程或者爆发的分割危险， 因而存正在必然的不敷之处。以上文提到的某车型腹部冲锋点为例， 正在抵达最大反力1.5kN时， 单品实物尝试的吸能值为46.62J 如图３所示，宏伟于方向值10.0J。从反力和吸能的角度来看， 告终了职能方向。

然而， 通过确认高速摄像机拍摄的碰撞视频以及尝试后的产物状况， 觉察正在单品碰撞进程中， 行李舱下饰板本体以及小饰盖均爆发了分割导致的锐边：本体中—个样件爆发了分割， 另一个样件爆发了分割飞溅并造成了一个缺口，如图4所示；小饰盖样件均爆发了分割飞概并造成了一个缺口，如图5所示。这些分割后造成的“ 厉害的凸出物或锯齿边”， 或者会对人体发作蹂躏，因而归纳决断本轮单品味试结果凋零。基于该近况， 以为相当有须要追加针对内饰件分割的CAE仿真剖释。

研究现有CAE反力吸能剖释的不敷， 正在数据上基于LS-DYNA 开发饰板网格模子[3]。通过CAE对碰撞进程中饰板的塑性变形情形举办剖释， 输出塑性应变漫衍云图。的确筑模步骤如下：

1) 基于ABAQUS 开发门板／侧饰板网格模子：模子首要蕴涵总成塑料骨架（去除包覆） 、固定用的车身钣金和冲锋头。模子尺寸左右正在3.5~5.5mm 网格类型均采用壳单位 (shell单位）。

2) 原料挑选如下：冲锋头与固定板金界说为金属或界说刚性体（试验中， 范围不首肯浮现大变形） ， 门板／ 侧饰板零件采用塑胶原料。依照ABAQUS原料属性界说步骤，冲锋头与钣金界说为“*rigidbody”。塑料零件界说为“ 弹塑性原料（弹性模量、泊松比、崎岖速塑性应力应变）” 崎岖速蕴涵应变率为0.01、0.1、1、10、100/s。原料测试获得表面应力应变数据， 再通过换算博得真正应力应变数据，导人软件举办塑料件的属性界说。以上确保解析模子原料参数具体凿性。

3) 统制／接触界说：正在模子中界说通用接触“Gneral contact”模仿冲锋头与门板／侧饰板的接触， 焊接／螺钉采用刚性毗邻单位“coupling” 等效模仿。

4）输入／输出界说：依照侧碰条目界说输入冲锋头参数［重量、坐标、角度、速率］ ， 界说剖释输出［应力、应变、位移、反力］ 。

5）后处罚：通过剖释，数据处罚除了输出老例的FS（反力－位移弧线） 、ES（能量－ 位移弧线）外， 同步输出PEEQ（塑性应变）举办塑性变形的危险剖释。

以上文提到的某车型腹部冲锋点为例， 追加举办CAE塑性应变仿真剖释。从塑性应变漫衍云图可知， 如图6所示， 行李舱饰板本体和小饰盖都存正在较为重要的应力凑集表象， 注脚实物尝试爆发分割的危险高， 且CAE 浮现应力凑集的区域与实物分割的区域基础类似， 两者适当性较好。

通过CAE 塑性变形云图， 可知CAE仿真中的应力凑集区域以及实物分割地点恰巧位于冲锋头对饰板的冲锋区域：冲锋头正在冲锋进程中对饰板冲锋区域发作一个向车外的冲锋力F1, 位于冲锋头上端的行李舱下饰板本体的卡扣固定点（间隔约50mm） 为饰板冲锋区域供应一个向车内的反向维持力F2，位于冲锋头下端的小饰盖的,PAD吸能盒（ 间隔约15mm）对饰板冲锋区域供应一个向车内的反向维持力F3，如图７所示。导致行李舱饰板正在F1、F2、F3 的归纳影响下，正在冲锋区域造成较大的剪切影响， 猜测为饰板本体及饰盖分割的要因之一。

同步对照饰板的原料韧性职能目标和CAE塑性应变漫衍云图的数值， 能够得知CAE 仿真中的最大塑性应变宏伟于原料韧性目标， 睹表2， 注脚单品味试爆发分割的危险相当高。

② 冲锋头碰撞接触区域追加增强筋， 如图８ 所示， 因为冲锋头的初始能量是必然的， 通过增强筋的溃缩变形罗致冲锋头的能量， 节减冲锋头直接影响正在饰板轮廓的冲锋能量；③对本体上端的卡扣座举办弱化， 如图９ 所示， 低重冲锋进程中的反力F2，削弱饰板冲锋区域的剪切影响；④ 对MASK 的PAD吸能盒追加开孔举办弱化， 如图10所示， 低重冲锋进程中的反力F3， 进一步削弱饰板冲锋区域的剪切影响。

同步研究擢升原料自己的韧性。橡胶或热塑性弹性体与聚丙烯（PP）共混增韧改性是酌量功夫最长、增韧效率最明明的一种步骤。寻常是动作聚集相来激励基体爆发投诚变形（包罗剪切变形和银纹化），进而罗致能量。乙丙橡胶（EPR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）以及线性三嵌共聚物（SEBS）do都上最常用的古板增韧剂，它们对PP均有明明的增韧影响。因而将饰板基于现行原料追加10%的 EPDM，擢升原料韧性，睹表3，箝制缺口冲锋强度和断裂延长度的职能目标均明显擢升。

遵从改正后产物布局和原料物性，举办CAE仿真剖释，输出腹部的反力-吸能碰撞弧线mm行程时抵达最大反力1.5kN, 此时的吸能为48.36J，宏伟于方向值10.0J，且比拟转移前未爆发恶化。

①行李舱饰板本体原分割区域（红圈边界）正在改正后驱除了应力凑集表象，如图12所示，仅正在内部用于固定小饰盖的卡接布局存正在个别应力凑集（不会露外），决断无危险。

进一步剖释，CAE仿真中小饰盖大面塑性应变正在40%以内，个别抵达187%（源于冲锋头轮廓角落同饰板的挤压和侵入，实车碰撞中采用假人模子并不会爆发）。预测能够告终侧碰职能方向， 睹表４。

遵从2.3对策检讨举办产物坐褥，再次举办单品实物的侧碰验证。此中腹部的单品碰撞弧线所示，可知，再抵达最大反力1.5kN时，吸能为52.31J，宏伟于方向值10.0J,满意吸能方向。

通过观望高速摄像机拍摄的碰撞视频以及尝试后的产物状况， 行李舱饰板本体正在单品碰撞竣事后， 正面未爆发分割， 如图15所示。同时， 背后追加的增强筋和弱化后的卡扣座爆发了溃缩和断裂， 如图16 所示。告竣了前期低重维持反力F2的策画构念， 同时増大了饰板对冲锋能量的罗致对照对策前后两次碰撞的反力-吸能弧线kN下的吸能数值由对策前的46增大到对策后的52.31J，擢升约12% )。

正在单品碰撞竣事后， 小饰盖还是爆发了断裂但没有浮现飞溅，如图17 所示， 比拟首轮尝试小饰盖分割的景遇有很大改正，进一步剖释，断裂爆发的地点位于冲头的角落轮廓地点， 与CAE仿真剖释的应力凑集区域基础类似， 属于冲头角落轮廓侵入切割导致饰板分割， 如图18所示。因为整车侧碰采用假人模塑， 侧碰撞假人由金属和塑料骨架外罩模仿肌肉的橡胶、塑料和泡沫组成即该碰撞区域为完善的躯体布局， 这是与单品味试采用冲锋头模仿的分歧点， 实标侧碰中弁不会爆发假人模塑侵人饰板导致剪切分割的表象， 预判结果胜利。

正在后期的整车侧碰摸底尝试中，行李舱饰板本体及小饰盖与后门饰板均没有爆发分割表象，如图19所示， 验证了单品职能告终预测的合理性。

通过某车型侧碰案例的酌量， 指浮现有CAE反力－吸能剖释无法预测产物爆发分割、或者酿成蹂躏乘员锐边的危险， 不行全盘、有用地预测内饰产物能否告终侧碰职能方向央求。通过CAE反力－ 吸能剖释和塑性应变剖释连接的步骤， 能够更为全盘地对内饰件侧碰职能的告终举办预测评估， 从而告竣擢升内饰部品侧碰职能开采服从、俭朴实物尝试资源的方针。

１）CAE塑性应变仿真剖释， 获得模仿内饰产物正在侧碰场景的塑性应变漫衍云图， 能够剖释产物正在碰撞进程中是否存正在应力凑集表象， 并识别出有危险的地点区域， 进一步推导出酿成应力凑集的出处。为危险评估和对策检讨供应科学的决断根据。

２） 为告终内饰件单品的侧碰职能， 央求CAE 塑性应变仿真结果应尽或者小于原料断裂延长率目标， 不然存正在爆发分割的危险。表５所示为本酌量中饰板塑性应变结果与分割是杏爆发的干系汇总， 可供参考。

３） 为告终内饰件单品的侧碰职能， 央求饰板正在冲锋头碰撞区域周边必然边界（ 参考值50mm）内， 避免部署卡扣座或PAD吸能盒等或者对饰板造成维持的布局。不然饰板正在冲锋进程会造成三点弯曲布局， 正在冲锋区域因剪切影响导致饰板分割。

４） 倘若因布局局部无法悉数移除碰撞区域周边的维持布局， 则可通过弱化维持布局强度（ 比如采用个别掏空、减胶等弱化布局） 、低重冲锋头影响正在饰板轮廓的冲锋能量（ 比如饰板碰撞区域背后追加吸能布局） ， 从而节减饰板冲锋区域受到的剪切影响。该形式实用于正在产物开模前的数据阶段举办布局优化， 避免后续实物阶段再爆发大幅布局调解。

５） 通过正在产物中追加符合的EPDM因素， 能够明显擢升原料的缺口冲锋强度和断裂延长率职能目标， 从而低重产物爆发分割的危险。该形式实用于产物开模前对原料选型举办合理性决断， 或实物阶段评估原料型号转移的有用性。

[1]宇宙汽车准绳化身手委员会. 汽车侧碰的乘员爱惜：GB20071-2006[J]。北京：中国准绳出书社，2006。

[2]周云，陶钧，孙涛. 基于众冲锋头侵入的门护板侧碰酌量[J], 汽车科技，2017（4）：37.

[3]LS-DYNA. Keywords-users Manual [M].Livermore:Livermore Software Techo