Hybrid Ⅲ50th頭部有限元模型建立及應(yīng)用研究.pdf

1、目前，歐美、日本及中國各自實施的正面碰撞法規(guī)試驗以及新車評價體系中都規(guī)定使用Hybrid III50th正面碰撞假人作為汽車前排乘員替代物。隨著汽車整車碰撞的有限元計算機仿真技術(shù)的逐漸成熟，汽車碰撞研究中也要求建立碰撞假人仿真模型。國外對Hybrid III正面碰撞假人的有限元模型建立與運用方面已經(jīng)有一定的經(jīng)驗積累，而我國對假人有限元模型的研究還較少。 本文通過研究大量參考文獻及前人工作，發(fā)現(xiàn)已公開的Hybrid III50th

2、有限元模型頭部模型整體過于簡陋，網(wǎng)格單元尺寸過大，沒有好的細(xì)節(jié)表現(xiàn)；且頭部模型中重要部件頭部皮膚與頭蓋骨之間沒有定義接觸，與實際不相符。本文主要研究網(wǎng)格密度對模型響應(yīng)的影響及頭部皮膚與頭蓋骨之間是否定義接觸特性時的仿真模擬響應(yīng)差別。 本文根據(jù)NHTSA的碰撞假人圖紙及利用三坐標(biāo)測量儀測得的點云數(shù)據(jù)，建立了Hybrid III50th的頭部幾何模型。根據(jù)幾何模型，建立了五種不同網(wǎng)格密度的頭部有限元模型，并比較了模型的質(zhì)量、質(zhì)心及轉(zhuǎn)

3、動慣量，從而確認(rèn)五種模型除網(wǎng)格密度外是一致的。通過模型有效性驗證比較發(fā)現(xiàn)，Hybrid III50th頭部皮膚是頭部有限元模型的關(guān)鍵部分，當(dāng)網(wǎng)格單元尺寸大于10mm時，由于沙漏能過大而導(dǎo)致模型仿真失效；大于4mm時模型可能仿真失效；達到2mm時(D型)模型沙漏能得到了較好的控制并且整體的頭部模型有很好的細(xì)節(jié)表現(xiàn)，研究結(jié)果表明，該網(wǎng)格密度的頭部模型是較適用于碰撞仿真的，并且可以推廣到整體碰撞假人的有限元建模中。 根據(jù)本文所建立的D

4、型頭部有限元模型，建立了D1型頭部皮膚與頭蓋骨之間無定義接觸的頭部有限元模型。在同一跌落試驗的仿真條件下發(fā)現(xiàn)，頭部皮膚部件與頭蓋骨部件之間是否定義接觸特性對頭部模型跌落仿真HIC值有20％左右的影響。 本文將D型、D1型頭部模型與LSTC公司所建立的Hybrid III50th整體有限元模型進行了耦合，并建立了無安全氣囊及有安全氣囊的前碰撞模型，對模型的響應(yīng)進行了對比研究。研究結(jié)果表明，頭部皮膚部件與頭蓋骨部件之間是否定義接觸特