PAM-CRASH與常用汽車碰撞仿真分析軟件接口的應用研究

1、吉林大學汽車工程學院吉林大學汽車工程學院PAM-CRASH 與常用汽車碰撞仿真分與常用汽車碰撞仿真分析軟件接口的應用研究析軟件接口的應用研究吉林大學被動安全課題組吉林大學被動安全課題組指導教師：張君媛指導教師：張君媛 教授教授宣講人：王楠宣講人：王楠2022-3-162022-3-16共共 13 13 頁頁 第第 1 1 頁頁一、整車碰撞安全性設計一、整車碰撞安全性設計三、車身安全部件的評價與輕量化設計三、車身安全部件的評價與輕量化設計吉林大學汽車被動安全吉林大學汽車被動安全 國家和部省級項目國家和部省級項目16項項 企業(yè)項目企業(yè)項目24項項 發(fā)表發(fā)表EL及及SCI論文論文50多篇多篇 獲吉林

2、省科技進步獎獲吉林省科技進步獎2項項 培養(yǎng)碩士、博士研究生近百人培養(yǎng)碩士、博士研究生近百人二、汽車安全系統(tǒng)零部件開發(fā)設計二、汽車安全系統(tǒng)零部件開發(fā)設計研究領域：研究領域：研究成果：研究成果：項目一：微型客車抗撞性改進項目一：微型客車抗撞性改進 一汽集團某微型客車抗撞性改進項目，通過結(jié)構(gòu)改進和約束系統(tǒng)優(yōu)化，提高了整車抗撞性水平，使企業(yè)獲利億元以上。該項目獲得2005年吉林省科技進步二等獎。合作（與合作（與ESIESI）項目）項目項目二：轎車側(cè)面碰撞結(jié)構(gòu)改進項目二：轎車側(cè)面碰撞結(jié)構(gòu)改進用CAE分析手段進行了一汽某轎車側(cè)面抗撞性改進和側(cè)面氣囊優(yōu)化設計。2022-3-16共共 13 13 頁頁 第第

3、2 2 頁頁2022-3-16共共 13 13 頁頁 第第 3 3 頁頁汽車被動安全性基礎（本科生）汽車被動安全性基礎（本科生）汽車被動安全及其仿真技術(shù)（碩士研究生）汽車被動安全及其仿真技術(shù)（碩士研究生）安全氣囊傳感原理（博士研究生）安全氣囊傳感原理（博士研究生）汽車碰撞力學（博士研究生）汽車碰撞力學（博士研究生）2022-3-16共共 13 13 頁頁 第第 4 4 頁頁PAM-CRASH 與其它常用汽車碰撞仿真分析軟件接口與其它常用汽車碰撞仿真分析軟件接口常用的汽車碰撞仿真軟件與PAM-CRASH之間的關(guān)系圖1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口與有限元軟件的接口1.1 PAM-CRAS

4、H與與HYPERMESH的接口的接口 l HYPERMESH可以將劃分好的網(wǎng)格文件以.pc格式輸出，進而在PAM-CRASH中添加材料、接觸、載荷、約束以及連接等信息，以建立完整的有限元模型；HYPERMESH也可以直接建立完整的有限元模型并以.pc格式輸出，然后在PAM-CRASH中進行求解計算。l HYPERMESH也可以查看由PAM-CRASH輸出的.pc格式的文件。2022-3-16共共 13 13 頁頁 第第 5 5 頁頁基于HYPERMESH的模型轉(zhuǎn)換流程圖 LS-DYNA的有限元模型可以通過一系列方法轉(zhuǎn)換成PAM-CRASH模型。常用的轉(zhuǎn)換方法有兩種，一種是以HYPERMESH為

5、接口的模型轉(zhuǎn)換方法，另一種方法是通過PAM-CRASH自身的快速轉(zhuǎn)換命令實現(xiàn)LS-DYNA有限元模型向PAM-CRASH模型的轉(zhuǎn)換。方法一：方法一：基于基于HYPERMESH的模型轉(zhuǎn)換方法的模型轉(zhuǎn)換方法1.2 PAM-CRASH與與LS-DYNA的接口的接口 2022-3-16共共 13 13 頁頁 第第 6 6 頁頁1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口與有限元軟件的接口方法二：方法二：基于基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換流程圖共共 13 13 頁頁 第第 7 7 頁頁1、PAM-CRASH與有限元軟件的

6、接口與有限元軟件的接口1.2 PAM-CRASH與與LS-DYNA的接口的接口 方法二：方法二：基于基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法共共 13 13 頁頁 第第 8 8 頁頁DYNA單元單元/部件部件PAM單元單元/部部件件DYNA接觸接觸PAM接觸接觸DYNA材料材料PAM材料材料ELEMENT_BEAM_OPTIONBEAM /*CONTACT_AIRBAG_SINGLE_SURFACECNTAC 37*MAT_RIGID (20)Beam MATER / 200*ELEMENT_BEAM_PID_OPTIONPLINK /*CONTACT_AUT

7、OMATIC_GENERALCNTAC 36Shell MATER / 100*ELEMENT_DISCRETESPRING /*CONTACT_AUTOMATIC_GENERAL_INTERIORCNTAC 36Solid MATER / 99*ELEMENT_INERTIAMASS /*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACECNTAC 34*MAT_NULL (009)Beam MATER / 200*ELEMENT_MASS_PARTNSMAS /*CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_OPTIONCNTA

8、C 34Shell MATER / 100*PART_INERTIA_(OPTIONPART /+ RBODY / (Type 3) + INVEL *CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK_OPTIONTIEDSolid MATER / 99DYNA載荷載荷PAM載荷載荷DYNA約束約束PAM約束約束DYNA其他其他PAM其他其他*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION3D BC*CONSTRAINED_EXTRA_NODES_OPTIONRBODY /*DEFINE_COORDINATE_SYSTEMFRAM

9、E /*BOUNDARY_SPCBOUNC *CONSTRAINED_RIGID_BODIESRBODY /*DEFINE_CURVEFUNC /*LOAD_NODE_SETCONLO /*CONSTRAINED_JOINT_CYLINDRICAL_OPTIONKJOINT /*DEFINE_TRANSFORMATIONTRSFM /*LOAD_SEGMENT_SETPREFA /*CONSTRAINED_LINEARLINCO /*DEFINE_VECTORFRAME /*INITIAL_FOAM_REFERENCE_GEOMETRYMETRC /*CONSTRAINED_NODE_SETN

10、ODCO /*DATABASE_BINARY_D3DUMPOCTRL / RSTOUTPUT (Interval)*INITIAL_VELOCITYINVEL /*CONSTRAINED_RIVETPLINK /*DATABASE_BINARY_D3PLOTOCTRL / DSYOUTPUT (interval) 自動轉(zhuǎn)換命令將模型的信息包括單元、部件、接觸、材料、載荷、約束及控制卡片等，按照一定的對應關(guān)系從LS-DYNA格式轉(zhuǎn)換成PAM格式。該對應關(guān)系可在幫助文檔中查看。 LS- DYNA與PAM-CRASH模型部分對應轉(zhuǎn)換關(guān)系表1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口與有限元軟件的接口1.

11、2 PAM-CRASH與與LS-DYNA的接口的接口 方法二：方法二：基于基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換流程圖共共 13 13 頁頁 第第 7 7 頁頁1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口與有限元軟件的接口1.2 PAM-CRASH與與LS-DYNA的接口的接口 共共 13 13 頁頁 第第 9 9 頁頁Data check:（1）自動轉(zhuǎn)換后的模型缺少PAM-CRASH控制卡片中單位制的設置（2）LS-DYNA中基于RIGID WALL建立的剛性墻，在PAM-CRASH中不識別。Penetration

12、check:其他需要修改的常用問題：其他需要修改的常用問題：（1）載荷的加載問題。以加載初速度為例，在PAM-CRASH中若被加載件為剛體，則初速度只需加載到其重心上；若被加載件不是剛體，需要加在整個部件上。（2）關(guān)于剛體建立的問題，在LS-DYNA中只要給部件賦予剛體材料即是剛體，而在PAM-CRASH中只有將部件創(chuàng)建成RIGID BODY才是剛體。1.2 PAM-CRASH與與LS-DYNA的接口的接口 1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口與有限元軟件的接口方法驗證方法驗證 薄壁梁LS-DYNA模型與PAM-CRASH模型變形對比共共 13 13 頁頁 第第 10 10 頁頁 該方法僅

13、通過PAM-CRASH自身的快速轉(zhuǎn)換命令，無需第三方軟件為接口，就能夠?qū)崿F(xiàn)有限元模型的轉(zhuǎn)換，不僅減少了工作量，節(jié)省了時間，而且降低了對開發(fā)人員的要求，減弱了模型轉(zhuǎn)換的難度。 實現(xiàn)LS-DYNA與PAM-CRASH模型的轉(zhuǎn)換，能夠避免重復的建模工作，從而提高研發(fā)的效率，并且能夠為不同研究機構(gòu)之間的交流提供便利。2022-3-16 PAM-CRASH座椅骨架2、PAM-CRASH與多剛體軟件的接口與多剛體軟件的接口準備工作準備工作： PAM-CRASH（2010）和MADYMO（6.x版本） 在PAM-CRASH中設置好與MADYMO軟件及其假人庫的鏈接路徑。具體操作具體操作： 在PAM-CRAS

14、H中打開.pc格式的有限元模型以及.xml格式的MADYMO多剛體假人模型； 通過SAFE TOOLS中的耦合選項，將MADYMO的多剛體假人作為一個部件導入到PAM- CRASH有限元模型中，此時該多剛體假人模型部件具有默認的材料屬性 將假人擺放到合 適的位置，并建立相應的接觸； 將耦合后的文件以.pc格式輸出，即可提交計算。共共 13 13 頁頁 第第 11 11 頁頁2022-3-162、PAM-CRASH與多剛體軟件的接口與多剛體軟件的接口 實現(xiàn)了多剛體有限元耦合仿真技術(shù)，采用該方法可以進行基于人體損傷特征的模塊化的局部有限元假人建模，對需要詳細分析的人體部位用精細的有限元模型來代替常規(guī)的多剛體模型，在滿足損傷分析對模型精度要求的前提下，確保一定的計算效率。共共 13 13 頁頁 第第 12 12 頁頁2022-3-16共共 13 13 頁頁 第第 13 13 頁頁基于PAM-COMFORT 的座椅舒適性評價的座椅舒適性評價1、PAM-COMPORT功用 座椅設計 座椅制造 乘員定位2、PAM-COMFORT特點 H點測量儀 泡沫、縫線、包裹、覆蓋物、填料、懸掛，腰部系統(tǒng)，乘員監(jiān)測系統(tǒng)，框架的變形等3、課題組研究內(nèi)容H點測量 安全性：在汽車仿真碰撞模擬過程中，H