《基于ANSYSLSDYNA的轎車車門》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于ANSYSLSDYNA的轎車車門（35頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、基于ANSYS/LS-DYNA的轎車車門碰撞仿真模擬摘 要碰撞問題屬于沖擊動力學(xué)的研究范疇，其過程具有高速、高溫、高壓等基本特性。因?yàn)榧虞d速率高、變形大、接觸物體間的侵徹貫入作用，在高速碰撞過程中材料內(nèi)呈現(xiàn)明顯的應(yīng)變率及絕熱溫升效應(yīng)，甚至發(fā)生相變。高速汽車碰撞對車身結(jié)構(gòu)帶來的破壞一直受到交通部門的關(guān)注，數(shù)值模擬因其經(jīng)濟(jì)性和高效性日益成為碰撞問題的重要研究手段。它可以節(jié)省試驗(yàn)的巨大投入，方便地描述和動態(tài)顯示問題的整個過程。本文運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA對汽車車門被撞進(jìn)行了動力學(xué)仿真，討論了多種速度和碰撞角度情形下轎車門被碰撞的情況，對仿真中的各種情況進(jìn)行的初步分析并對車門設(shè)計(jì)提出了一些直觀建

2、議。關(guān)鍵詞：有限元方法；ANSYS/LS-DYNA；碰撞仿真Abstract Collision problem belongs to the research areas of impact dynamics,the basic characteristic of its process means to be high speed , high voltage and high temperature. Because of the load of high speed, large deformation, effect of penetration between objects, m

3、aterial shows obvious strain rate and adiabatic with temperature rising, even phase changing in the process of high-speed collision.That high-speed collision between automobile damages the body structure is concerned by the traffic departments for a long time. Numerical simulation with the character

4、 of economy and efficiency becomes more and more important research method for collision problem. In this paper, a vehicle will run in a door at certain speed and angle, that is based on the analysis ability of ANSYS/LS-DYNA. Keywords: Finite element method; ANSYS/LS-DYNA; Collision simulation 目 錄第1

5、章緒言1第2章ANSYS/LS-DYNA簡介3第3章問題描述與建模53.1分析過程規(guī)劃53.2建立幾何模型63.3劃分有限元網(wǎng)格 113.4建立PART113.5定義接觸信息 123.6定義邊界條件及約束 133.7定義保險(xiǎn)杠的初始速度 133.8施加保險(xiǎn)杠面載荷 14第4章求解 174.1求解設(shè)置 174.2輸出關(guān)鍵字文件Collision.K 184.3向LS-DYNA求解器遞交求解 19第5章結(jié)果分析 215.1觀察碰撞過程 215.2觀察車門內(nèi)的等效應(yīng)力分布 225.3觀察速度值改變后的碰撞結(jié)果 245.4觀察速度方向改變后的碰撞結(jié)果 245.5小結(jié) 27參考文獻(xiàn)30第1章.緒 言1.

6、1工程背景及選題意義 現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步，得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)。因此，由20世紀(jì)進(jìn)入21世紀(jì)，引導(dǎo)人類科技再次進(jìn)步的將是與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的科技。而計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用與發(fā)展也得力于計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步：將計(jì)算機(jī)軟件用于產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、分析與制造，已成為近代工業(yè)提高競爭力的主要方法。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer-aided Design，CAD），即使用計(jì)算機(jī)軟件直接從事圖形的繪制與結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer-aided Engineering，CAE）是用工程上分析的過程及計(jì)算方法來輔助工程師做設(shè)計(jì)后的分析或進(jìn)行同步工程；而計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer-aided Man

7、ufacturing，CAM）則是直接用計(jì)算機(jī)來輔助操縱各式各樣的精密工具機(jī)器以制造不同的零部件。國內(nèi)最早引進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助軟件是CAD,然后是CAM，最后是CAE。CAE的技術(shù)種類很多，其中包括有限元法，邊界元法，有限差分法等。每一種方法都有其應(yīng)用領(lǐng)域，而有限元法應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域，而隨著其越來越多的發(fā)展，加上其結(jié)合了不同的領(lǐng)域，像流體與結(jié)構(gòu)力學(xué)的耦合，電路學(xué)與電磁學(xué)的耦合，使得CAE的發(fā)展越來越迅速，應(yīng)用也越來也廣泛。碰撞問題屬于沖擊動力學(xué)的研究范疇，其過程具有高速、高溫、高壓等基本特性。因?yàn)榧虞d速率高、變形大、接觸物體

8、間的侵徹貫入作用，在高速碰撞過程中材料內(nèi)呈現(xiàn)明顯的應(yīng)變率及絕熱溫升效應(yīng)，甚至發(fā)生相變。高速汽車碰撞對車身結(jié)構(gòu)帶來的破壞一直受到交通部門的關(guān)注，數(shù)值模擬因其經(jīng)濟(jì)性和高效性日益成為碰撞問題的重要研究手段。它可以節(jié)省試驗(yàn)的巨大投入，方便地描述和動態(tài)顯示問題的整個過程。本文即是應(yīng)用數(shù)值仿真軟件ANSYS/LS-DYNA對汽車碰撞中車門的變形仿真，通過對不同速度不同碰撞角度下的碰撞仿真，為車門設(shè)計(jì)提供初步的建議。1.2 文章的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)我們在第二章主要介紹了仿真軟件ANSYS/LS-DYNA，重點(diǎn)介紹了它處理問題的特點(diǎn)和所適用的求解問題。在第三章和第四章，我們主要介紹了應(yīng)用ANSYS進(jìn)行車門建模和用

9、LS-DYNA進(jìn)行碰撞仿真；在第五章我們分析了多種情形下的仿真結(jié)果，并給出了初步分析結(jié)論。第2章 ANSYS/LS-DYNA簡介2、4 ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級CAE工具之一。ANSYS是一個應(yīng)用非常廣泛的工程分析軟件包。ANSYS軟件在工程上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，包括機(jī)械、電機(jī)、土木、航空及電子等不同領(lǐng)域，而且在這些方

10、面的應(yīng)用都能達(dá)到相當(dāng)程度的可靠度，頗獲各界好評。計(jì)算機(jī)輔助工程分析是利用有限元法及數(shù)值分析的結(jié)合來完成分析工作的。使用該軟件可以降低設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)時間。LS-DYNA是分析功能最全面的顯示分析程序，其前身為美國Lawrence Livermore國家實(shí)驗(yàn)室J.O.Hallquist博士于1976年主持開發(fā)完成的DYNA程序系列，DYNA程序時域積分采用顯示的中心差分格式，可用于分析爆炸與高速沖擊等過程中的大變形動力響應(yīng)問題，當(dāng)時開發(fā)DYNA程序的主要目的是為武器設(shè)計(jì)提供分析工具。1988年，J.O.Hallquist創(chuàng)建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，主要包括顯示的LS-DYNA

11、2D、LS-DYNA3D，隱式的LS-NIKE2D、LS-NIKE3D、熱分析LS-TOPAZ2D、LS-TOPA3D,前后處理程序LS-MAZE、LS-ORION、LS-INGRID、LS-TAURUS等商用程序，逐步規(guī)范和完善程序的分析功能，增加了汽車安全分析、金屬板的沖壓成形分析以及流固耦合分析等功能，使得LS-DYNA程序系列的應(yīng)用范圍不斷得到擴(kuò)大，并建立起完備的軟件質(zhì)量保證體系。LS-DYNA是功能齊全的非線性分析程序包，可以處理各類復(fù)雜的非線性問題。其顯示算法特別適合于分析各類沖擊、爆炸、結(jié)構(gòu)撞擊等動態(tài)非線性問題，同時還可以求解熱傳導(dǎo)、流體動力學(xué)以及流固耦合問題。其算法特點(diǎn)是以La

12、grange為主，兼有ALE和Euler算法；以顯示求解為主，兼有隱式求解功能；以結(jié)構(gòu)分析為主，兼有熱分析、流固耦合功能；以非線性動力分析為主，兼有靜力分析功能。在LS-DYNA發(fā)展歷程中，與ANSYS的合作是具有重要意義的事件之一。1996年，LSTC公司和ANSYS公司開始進(jìn)行技術(shù)和市場方面的合作，共同推出了ANSYS/LS-DYNA的第一個版本5.5（版本號同ANSYS版本號）。ANSYS/LS-DYNA結(jié)合了ANSYS界面的前后處理功能與LS-DYNA的求解器強(qiáng)大的分析能力。對于熟悉ANSYS基本操作的用戶而言，使用ANSYS/LS-DYNA來處理各種高度非線性的動態(tài)問題是一個很理想的

13、選擇。目前，ANSYS/LS-DYNA的最新版本是12.0，其前處理器支持LS-DYNA求解器971版本的大部分分析功能。LS-DYNA自20世紀(jì)90年代引入國內(nèi)以來，迅速在相關(guān)的工作領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，目前該程序已成為國內(nèi)科研和工程人員開展數(shù)值實(shí)驗(yàn)以及仿真分析的強(qiáng)有力工具之一。LSTC公司和ANSYS公司合作推出的ANSYS/LS-DYNA結(jié)合了LS-DYNA強(qiáng)大的顯示動力分析能力與ANSYS方便易用的前后處理功能，對于熟悉ANSYS結(jié)構(gòu)分析的工程人員，ANSYS/LS-DYNA無疑是最容易使用的顯示分析工具。第3章.問題描述與建模3.1分析過程規(guī)劃如圖1所示，車門高1.2m，寬1m，最厚

14、處為0.05m，內(nèi)材質(zhì)為空，保險(xiǎn)杠截面為0.1m的正方形，取長為1m，略有弧度。保險(xiǎn)杠最底部高出車門下邊緣0.25m。保險(xiǎn)杠將以一定的速度和不同的角度碰撞車門，本論文即分析這一動力過程。 圖1 保險(xiǎn)杠碰撞車門示意圖車門采用Thin Shell 163殼單元劃分網(wǎng)格，為節(jié)省機(jī)時，車門上的玻璃材質(zhì)將不予考慮。保險(xiǎn)杠模型采用三維實(shí)體顯示單元SOLID164進(jìn)行網(wǎng)格化分。車門采用雙線性彈塑性模型，因?yàn)楸疚闹饕治雠鲎策^程中車門的變化，故保險(xiǎn)杠的材料模型選擇為剛體。為了接近事實(shí)，在車門前端上下兩點(diǎn)處約束所有自由度，整個車門的邊緣施加固定Z向約束邊界條件。保險(xiǎn)杠與車門之間的接觸采用*CONTACT_SUR

15、FACE_TO_SURFACE_AUTOMATIC接觸算法。整個建模過程采用kg-m-s國際單位制。計(jì)算結(jié)束時間取0.05s，每隔0.001s輸出一個結(jié)果數(shù)據(jù)文件。進(jìn)入ANSYS/LS-DYNA的程序界面后，通過菜單項(xiàng)Utility MenuFileChange Jobname，指定分析的工作名稱為Bumper to Door；通過菜單項(xiàng)Utility MenuFileChange Title，指定圖形顯示標(biāo)題為Analysis of Collision。3.2建立幾何模型3.2.1定義單元類型選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit /De

16、lete，在彈出的Element Type對話框中，單擊ADD按鈕，出現(xiàn)Library of Element Types對話框，如圖2所示，定義兩種所需單元類型。3.2.2定義材料模型及實(shí)常數(shù) 選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorMaterial Props Material Models，出現(xiàn)Define Material Model Behavior窗口，如圖3所示定義兩種材料模型，材料2密度為7.8E3,楊氏模量為2.07E11,泊松比為0.25；材料1參數(shù)如圖4所示。 圖2 定義單元類型 圖3 定義材料模型上述材料模型1和2將在后面的建模操作中分別用于車門以及保險(xiǎn)杠的單

17、元網(wǎng)格劃分。 圖4 車門材料各項(xiàng)參數(shù)實(shí)常數(shù)的定義只需針對Shell 163單元，輸入殼單元的厚度為0.0025，剪切參數(shù)為5/6，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對話框。3.2.3建立車門幾何模型在ANSYS的命令窗口輸入以下命令即可建立車門的模型：/PREP7 K, K,2,1 K,3,1,0.6K,4,1.2K,5,0.4,1.1 L,1,2 L,2,3 LARC,3,4,5 L,4,1 K,6,0.05 K,7,0.8,0.05 K,8,0.6,0.05 LARC,4,6,7 LARC,6,2,8 L,1,6 A,1,2,3,4 AL,5,6,2,3 AL,4,7,5AL,1,7,6K,9,0.05,0

18、.6K,10,0.95,0.6 K,11,0.05,1.12 K,12,0.4,1.05 L,9,10 L,11,9 LARC,10,11,12 AL,8,10,9 K,13,0.1 L,1,13VDRAG,5,11ASBA,1,5ASBV,2,1L,9,18 L,10,17L,11,19AL,9,12,20,14AL,8,12,18,13 AL,10,13,19,14 3.2.4建立保險(xiǎn)杠幾何模型首先旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，在命令窗口輸入:WPROTA,-90。然后通過選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorModeling Create AreasRectangleBy Dimension

19、s，在彈出的Create Rectangle by Dimensions對話框中輸入保險(xiǎn)杠截面尺寸，如圖6所示，單擊OK按鈕。在命令窗口中輸入WPROTA,90，將坐標(biāo)系歸于原來位置。依舊采取命令流的方式建立保險(xiǎn)杠模型： 圖5 建立保險(xiǎn)杠截面K,21,0.5,0.35,0.15 K,22,1,0.35,0.2 LARC,20,22,21VDRAG,7,22 LDELE,22,13.3劃分有限元網(wǎng)格分別采用殼單元SHELL163及顯示體單元SOLID164對車門和保險(xiǎn)杠進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，按如下的操作步驟進(jìn)行：選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorMeshingSize Cntrls

20、ManualSizeLinesPicked Lines，規(guī)定各線段的等分?jǐn)?shù)：L1、L6、L24、L25、L27及L29等分50份；L2等分30份；L4及L5等分60份；L3、L9、L19、L10及L20等分20份；L8及L18等分40份；L15-L17、L21、L23、L26、L28、L30等分5份。通過選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorMeshingMeshing Attributes指定網(wǎng)格屬性：對車門采用SHELL163單元，材料類型1及實(shí)常數(shù)1劃分自由網(wǎng)格，保險(xiǎn)杠采用SOLID164單元，材料類型2進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分。通過菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessor

21、 MeshingMeshTool 劃分后的有限元模型如圖6所示。3.4建立PART通過菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorLS-DYNA OptionsParts Options，彈出Parts Data Written for LS-DYNA對話框，選中Create all parts復(fù)選框，單擊OK按鈕，彈出建立的PART信息列表文本窗口，如圖7所示，關(guān)閉它，返回圖形用戶界面。 圖6 保險(xiǎn)杠碰撞車門的有限元模型3.5定義接觸信息3.5.1定義接觸類型和接觸參數(shù)。 圖7 PART列表選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorLS-DYNA Options Contact

22、Define Contact，彈出Contact Parameter Definitions對話框，在Contact Type中選擇Surface to Surf和Automatic，即面面自動接觸算法ASTS，采用默認(rèn)參數(shù)。3.5.2定義接觸部件。以上參數(shù)設(shè)置完成后，單擊Contact Parameter Definitions對話框的OK按鈕，彈出Contact Options對話框，接觸部件和目標(biāo)面部件號分別選擇2和1，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。3.6定義邊界條件及約束選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorLS-DYNA Options ConstraintsApplyOn

23、 Lines，在彈出的對象拾取對話框中選擇L1-L4，出現(xiàn)Apply U，ROT on Nodes對話框，在DOFs to be constrained一欄中選擇UZ，然后單擊OK按鈕。選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorLS-DYNA Options ConstraintsApplyOn Nodes，在彈出的對象拾取對話框中單擊車門最前部的上下兩點(diǎn)，出現(xiàn)Apply U，ROT on Nodes對話框，在DOFs to be constrained 一欄中選擇ALL DOF，然后單擊OK按鈕。3.7定義保險(xiǎn)杠的初始速度通過選擇菜單項(xiàng)Main MenuPreprocessorLS

24、-DYNA OptionsInitial VelocityOn PartsW/Nodal Rotate，彈出Generate Velocity對話框，如圖8 所示。在Part列表中選擇Part2，即保險(xiǎn)杠，在Translational Velocity一欄中，輸入保險(xiǎn)杠在總體直角坐標(biāo)系下的各個初始速度分量，VZ填-20（單位：m/s）,其余參數(shù)不填寫,單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框,完成保險(xiǎn)杠初始速度的施加. 圖8 施加保險(xiǎn)杠的初始速度3.8施加保險(xiǎn)杠面載荷計(jì)算結(jié)果表明，保險(xiǎn)杠僅有初速度是不夠的，碰撞過程中會發(fā)生反彈。實(shí)際情形中，車體會在保險(xiǎn)杠的內(nèi)側(cè)面提供向前的壓力，阻止碰撞瞬間的高壓強(qiáng)帶來的反彈。

25、通過菜單項(xiàng)Utility MenuParametersArray Parameters Define/Edit,定義名稱為TIME和FORCE的兩個數(shù)組： NO.TIMEFORCE 1 0 50000 2 0.05 50000 表1 時間-載荷數(shù)組通過菜單項(xiàng)Utility MenuSelectEntities，彈出Select Entities對話框，選擇類型設(shè)為Areas，選中A9，然后選擇Nodes，Attached to Areas，All，最后選擇Elements，Attached to Nodes，建立由所選Elements組成的組元(Component),定義名稱為Load。 圖9

26、 面載荷的施加通過菜單項(xiàng)Main MenuLS-DYNA OptionsLoading Options Specify Loads,施加如圖9所示的面載荷。上述操作完成后,選擇菜單項(xiàng)Main MenuFinish，退出前處理器。第4章求解 通過菜單項(xiàng)Main MenuSolution進(jìn)入求解器。在求解之前，還需要對相關(guān)的求解以及輸出選項(xiàng)進(jìn)行一系列設(shè)置。4.1求解設(shè)置4.1.1設(shè)置步長因子選擇菜單項(xiàng)Main MenuSolutionTime ControlsTime Step Ctrls，彈出Specify Time Step Scaling For LS-DYNA Explict對話框，在Ti

27、me Step Scale factor域中輸入0.6，如圖10所示，單擊OK按鈕，關(guān)閉該對話框。4.1.2設(shè)置求解時間選擇菜單項(xiàng)Main MenuSolutionTime ControlsSolution Time，彈出Solution Time for LS-DYNA Explict對話框，輸入計(jì)算時間為0.05（單位：s），如圖11所示。 圖10 設(shè)置時間步長因子 圖11 求解結(jié)束時間4.1.3設(shè)置結(jié)果文件輸出步數(shù)選擇菜單項(xiàng)Main MenuSolutionOutput ControlsFile Output FreqNumber of Steps，彈出Specify File Outp

28、ut Frequency對話框，在EDRST一欄中輸入結(jié)果文件的輸出步數(shù)為50，在EDHTIME一欄中輸入1，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。4.1.4設(shè)置結(jié)果文件輸出類型選擇菜單項(xiàng)Mani MenuSolutionOutput ControlsOutput File Types，在Specify Output File Types for LS-DYNA對話框中選擇Add和LS-DYNA，即在計(jì)算時輸出用于LS-PREPOST后處理的結(jié)果文件，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。4.2輸出關(guān)鍵字文件Collision.K上述選項(xiàng)設(shè)置完成后，選擇菜單項(xiàng)Main MenuSolutionWrite Jobnam

29、e.k，輸出模型關(guān)鍵字文件Collision.K到工作目錄。上述工作完成后，通過菜單項(xiàng)Utility MenuFileExit推出ANSYS。4.3向LS-DYNA求解器遞交求解通過Windows系統(tǒng)的“開始”按鈕，選擇ANSYS程序組中的Configure ANSYS Products,進(jìn)入ANSYS的啟動窗口。在Launch選項(xiàng)卡中，Simulation Environment欄選擇LS-DYNA Solver，License選擇ANSYS LS-DYNA。轉(zhuǎn)到File Management選項(xiàng)卡，Working Directory設(shè)定為關(guān)鍵字文件所在的目錄，Keyword Input F

30、ile指向工作目錄下的Collision.K。轉(zhuǎn)向Customization選項(xiàng)卡，在Memory欄中輸入100000000，單擊窗口左下方的Run按鈕，即可將關(guān)鍵字文件遞交LS-DYNA求解程序并開始計(jì)算。在求解過程中，可以通過程序的輸出窗口觀察單元失效的過程，采用SW2選擇開關(guān)可以獲取實(shí)時信息。如圖12所示為計(jì)算碰撞過程中單元失效時屏幕輸出窗口的顯示內(nèi)容。求解完成后，屏幕輸出窗口提示Normal Termination！，按任意鍵推出。 圖12 單元失效時的輸出信息第5章結(jié)果分析通過LS-PREPOST菜單項(xiàng)FileOpenBinary Plot，在彈出的對話框中選擇打開工作目錄下的二進(jìn)制

31、結(jié)果文件D3plot，將結(jié)果信息讀入LS-PREPOST后處理器，繪圖區(qū)域中將出現(xiàn)計(jì)算模型的正視圖。5.1觀察碰撞過程通過動畫播放控制臺，可觀察碰撞的整個動態(tài)過程。利用程序主菜單的Splitw功能按鈕提供窗口切分顯示功能，在Split Window面板的Window Configuration選項(xiàng)中選擇22復(fù)選框，在Draw to Sub window選項(xiàng)中選擇所需的Sub window，在動畫控制臺中選擇各個切分窗口中要顯示的結(jié)果步。如圖13所示為碰撞過程的一系列時間步的正面結(jié)果圖。 圖13 正面碰撞結(jié)果如圖14所示為碰撞過程的一系列時間步的內(nèi)側(cè)結(jié)果圖。 圖14 內(nèi)側(cè)碰撞結(jié)果由圖13和圖14

32、可以明顯看出，因?yàn)檐囁俑?，在碰撞過程中，保險(xiǎn)杠對車門造成了較大的傷害，導(dǎo)致了車門發(fā)生大變形。尤其在車門的后側(cè)邊緣處材料的屈曲現(xiàn)象極為突出。5.2觀察車門內(nèi)的等效應(yīng)力分布對各個切分窗口分別選中并采取如下操作：（1）選擇程序主菜單區(qū)域第一頁的SellPar按鈕，在Part Selection面板的Part ID中選中Part 1 。（2）選擇程序主菜單區(qū)域第1頁的Fcomp按鈕，在Fringe Component面板中選擇Stress和Von Mises Stress，單擊Apply按鈕；利用動畫播放控制臺，選擇需顯示的子步結(jié)果。如圖15和圖16所示為一系列不同時刻車門內(nèi)Von Mises等效應(yīng)力

33、等值線分布云圖。 圖15 車門中的等效應(yīng)力分布（正面） 圖16 車門中的等效應(yīng)力分布（內(nèi)側(cè)）由上面兩圖可知，碰撞應(yīng)力的數(shù)值是非常大的，在第三個圖中最大應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到了8.15107帕，可見高速碰撞對于工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是一種極難應(yīng)付的挑戰(zhàn)。5.3觀察速度值改變后的碰撞結(jié)果圖17所示速度為5m/s且加速度為0的輕微碰撞結(jié)果： 圖17 輕微碰撞 上圖中車門只發(fā)生了輕微的變形，車門輪廓及車窗邊緣基本沒有改變。圖17對比圖14可知，在交通事故中，車體行駛的越快，碰撞后車輛變形越大，人員受傷程度更高，造成的后果更慘重。所以，現(xiàn)在很多交通地段限制汽車的行駛速度是非常合理的，是維護(hù)我們?nèi)松戆踩闹匾胧?，希望大?/p>

34、都能遵守。5.4觀察速度方向改變后的碰撞結(jié)果車體速度仍舊20m/s，其他條件不變，只改變碰撞角度。把保險(xiǎn)杠的初速度改作VX為14.14m/s,VY為0，VZ為-14.14m/s，即保險(xiǎn)杠以450角碰撞車門，再次向LS-DYNA求解器遞交求解。下兩圖所示為450碰撞正面與內(nèi)側(cè)結(jié)果： 圖18 450碰撞正面結(jié)果 圖19 450碰撞內(nèi)側(cè)結(jié)果通過這兩圖可看出450碰撞車門外側(cè)已產(chǎn)生被撞破的跡象，輪廓也已發(fā)生了較大的改變，比垂直碰撞變形嚴(yán)重。下面從應(yīng)力云圖論證這一結(jié)果。 圖20 450碰撞正面應(yīng)力云圖 圖21 450碰撞內(nèi)側(cè)應(yīng)力云圖從上兩圖對比圖15和圖16，的確450碰撞的應(yīng)力要略大于垂直碰撞，這也就

35、解釋了450碰撞車門變形更大的原因。由此可知，相同情況下，不同角度的碰撞會帶來不同的結(jié)果，速度方向的變化也會改變最大應(yīng)力值。5.5小結(jié)交通安全是關(guān)乎生命與財(cái)產(chǎn)的無法令人忽視的問題，降低車輛碰撞對車身及人體的傷害是汽車工程師永恒的使命。國際上著名的NCAP汽車碰撞測試的普及也體現(xiàn)出了人們對汽車安全的高度關(guān)注。本文基于ANSYS/LS-DYNA強(qiáng)大的動力分析能力，簡單地模擬了汽車碰撞過程中車門的變形情況。由于本人水平有限，模型建立得很粗糙，只是建立了汽車的前保險(xiǎn)杠，并未能對整車進(jìn)行建模，結(jié)果必定有所失真。同時受計(jì)算時間的限制，網(wǎng)格沒有劃分的很詳細(xì)。在前幾次的求解中，我曾想過把整車的質(zhì)量都加在保險(xiǎn)杠

36、上用來模擬車輛碰撞，但由于碰撞后期的高壓強(qiáng)，保險(xiǎn)杠發(fā)生了很明顯的反彈，這是完全不符合實(shí)際情況的。于是我將保險(xiǎn)杠與車身分開，看成是互相獨(dú)立的個體，車身在整個期間提供給保險(xiǎn)杠向前的面壓力，這樣，結(jié)果就比較令人滿意了。本文中汽車以不同的初速度撞擊車門，對車門造成的變形差別很大。為了體現(xiàn)這點(diǎn)，我刻意拉大了初速度的間距，終于取得了令人欣喜的成果。從截圖中可以看出，較之5m/s的初速度，20m/s的初速度帶來了明顯的屈曲效果，車門輪廓應(yīng)變現(xiàn)象尤為突出。在垂直碰撞與450碰撞對比中，450碰撞對車門的傷害要大些，盡管應(yīng)力數(shù)值只是略大一點(diǎn)，但細(xì)心觀察，車門邊框及車窗邊緣的應(yīng)變要更劇烈，邊角處的形變也很鮮明。

37、致謝 當(dāng)本文終稿之時，也是筆者大學(xué)本科生活動結(jié)束的時候，即將走向工作崗位的我，對大學(xué)生活充滿了無限的留戀與不舍。懷念同學(xué)之間真摯的友誼，懷念美麗的校園，懷念恩師潺潺的教會，本文是在副教授的親切指導(dǎo)下完成的。在本科的四年中李老師的無私教誨，使得我在學(xué)習(xí)的過程中收益良多。李老師豐富的知識積累和對學(xué)術(shù)問題的洞察力深深折服了我。同時在與李老師的交談中，老師對學(xué)生的關(guān)心和對學(xué)術(shù)問題的嚴(yán)格要求、一絲不茍使我真切體會到大師的人格魅力。此外，李老師還教會了我很多做人的道理，這些都是我以后人生道路上不可或缺的財(cái)富。在此，對李老師表示最誠摯的感謝，感謝老師對我的指導(dǎo)和教誨。我還要感謝力學(xué)系的其他各位老師，在大學(xué)四

38、年的學(xué)習(xí)生活中得到過各位老師耐心的教導(dǎo)與無私的幫助。無論何時何地，老師的教誨銘記于心。還要感謝數(shù)學(xué)學(xué)院2005屆輔導(dǎo)員呂培慶老師，是呂老師的悉心幫助使我能夠順利地完成學(xué)業(yè)。另外，我要感謝我生活了四年的母校，無論何時母校都是我引以為傲的榮譽(yù)，我會用切身的實(shí)際行動來回報(bào)母校的恩澤。我還要感謝我的父母親人，是他們的養(yǎng)育和關(guān)懷，給我最大的支持和動力，給我溫暖與力量。最后，對所有關(guān)心幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)，老師，家人，同學(xué)送上衷心的祝福：愿你們永遠(yuǎn)健康，幸福。 參考文獻(xiàn)1王勖成，邵敏.有限單元法基本原理和數(shù)值方法（第2版）.北京：清華大學(xué)出版社，2003.2陳精一.ANSYS工程分析實(shí)例教程.北京：中國鐵道出版

39、社，2006.3李浴春，時黨勇，趙遠(yuǎn).ANSYS 11.0/LS-DYNA基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐.北京：中國水利水電出版社，2008.4尚曉江，蘇建宇，王華鋒.ANSYS/LS-DYNA動力分析方法與工程實(shí)例（第二版）.北京：中國水利水電出版社，2008.5張樂樂，蘇樹強(qiáng)，譚南林.ANSYS輔助分析應(yīng)用基礎(chǔ)教程上機(jī)指導(dǎo).北京：清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，2007.7王勖成.有限單元法（第二版）.北京：清華大學(xué)出版社，2003.8趙海鷗.LS-DYNA動力分析指南.北京：兵器工業(yè)出版社，2003.9John O.Hallquist,LS-DYNA THEORETICAL MANUAL,Livermore Software Technology Corporation,1998.31