PAMCRASH与常用汽车碰撞仿真分析软件接口的应用研究

PAM-CRASH与常用汽车碰撞仿真分析软件接口的应用研究2021/11/22021/11/2共13页第1页一、整车碰撞安全性设计三、车身安全部件的评价与轻量化设计►国家和部省级项目16项►企业项目24项►发表EL及SCI论文50多篇►获吉林省科技进步奖2项►培养硕士、博士研究生近百人二、汽车安全系统零部件开发设计研究领域：研究成果：项目一：微型客车抗撞性改进一汽集团某微型客车抗撞性改进项目，通过结构改进和约束系统优化，提高了整车抗撞性水平，使企业获利亿元以上。该项目获得2005年吉林省科技进步二等奖。合作（与ESI）项目项目二：轿车侧面碰撞结构改进用CAE分析手段进行了一汽某轿车侧面抗撞性改进和侧面气囊优化设计。2021/11/2共13页第2页2021/11/2共13页第3页•汽车被动安全性基础（本科生）•汽车被动安全及其仿真技术（硕士研究生）•安全气囊传感原理（博士研究生）•汽车碰撞力学（博士研究生）2021/11/2共13页第4页PAM-CRASH与其它常用汽车碰撞仿真分析软件接口常用的汽车碰撞仿真软件与PAM-CRASH之间的关系图1、PAM-CRASH与有限元软件的接口1.1PAM-CRASH与HYPERMESH的接口HYPERMESH可以将划分好的网格文件以.pc格式输出，进而在PAM-CRASH中添加材料、接触、载荷、约束以及连接等信息，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格式输出，然后在PAM-CRASH中进行求解计算。HYPERMESH也可以查看由PAM-CRASH输出的.pc格式的文件。2021/11/2共13页第5页基于HYPERMESH的模型转换流程图LS-DYNA的有限元模型可以通过一系列方法转换成PAM-CRASH模型。常用的转换方法有两种，一种是以HYPERMESH为接口的模型转换方法，另一种方法是通过PAM-CRASH自身的快速转换命令实现LS-DYNA有限元模型向PAM-CRASH模型的转换。方法一：基于HYPERMESH的模型转换方法1.2PAM-CRASH与LS-DYNA的接口2021/11/2共13页第6页1、PAM-CRASH与有限元软件的接口方法二：基于PAM-CRASH快速转换命令的模型转换方法基于PAM-CRASH快速转换命令的模型转换流程图共13页第7页1、PAM-CRASH与有限元软件的接口1.2PAM-CRASH与LS-DYNA的接口方法二：基于PAM-CRASH快速转换命令的模型转换方法共13页第8页DYNA单元/部件PAM单元/部件DYNA接触PAM接触DYNA材料PAM材料ELEMENT_BEAM_{OPTION}BEAM/*CONTACT_AIRBAG_SINGLE_SURFACECNTAC37*MAT_RIGID(20)BeamMATER/200*ELEMENT_BEAM_PID_{OPTION}PLINK/*CONTACT_AUTOMATIC_GENERALCNTAC36ShellMATER/100*ELEMENT_DISCRETESPRING/*CONTACT_AUTOMATIC_GENERAL_INTERIORCNTAC36SolidMATER/99*ELEMENT_INERTIAMASS/*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACECNTAC34*MAT_NULL(009)BeamMATER/200*ELEMENT_MASS_PARTNSMAS/*CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_{OPTION}CNTAC34ShellMATER/100*PART_INERTIA_(OPTION}PART/+RBODY/(Type3)+INVEL*CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK_{OPTION}TIEDSolidMATER/99DYNA载荷PAM载荷DYNA约束PAM约束DYNA其他PAM其他*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION3DBC*CONSTRAINED_EXTRA_NODES_{OPTION}RBODY/*DEFINE_COORDINATE_SYSTEMFRAME/*BOUNDARY_SPCBOUNC*CONSTRAINED_RIGID_BODIESRBODY/*DEFINE_CURVEFUNC/*LOAD_NODE_SETCONLO/*CONSTRAINED_JOINT_CYLINDRICAL_{OPTION}KJOINT/*DEFINE_TRANSFORMATIONTRSFM/*LOAD_SEGMENT_SETPREFA/*CONSTRAINED_LINEARLINCO/*DEFINE_VECTORFRAME/*INITIAL_FOAM_REFERENCE_GEOMETRYMETRC/*CONSTRAINED_NODE_SETNODCO/*DATABASE_BINARY_D3DUMPOCTRL/RSTOUTPUT(Interval)*INITIAL_VELOCITYINVEL/*CONSTRAINED_RIVETPLINK/*DATABASE_BINARY_D3PLOTOCTRL/DSYOUTPUT(interval)自动转换命令将模型的信息包括单元、部件、接触、材料、载荷、约束及控制卡片等，按照一定的对应关系从LS-DYNA格式转换成PAM格式。该对应关系可在帮助文档中查看。LS-DYNA与PAM-CRASH模型部分对应转换关系表1、PAM-CRASH与有限元软件的接口1.2PAM-CRASH与LS-DYNA的接口方法二：基于PAM-CRASH快速转换命令的模型转换方法基于PAM-CRASH快速转换命令的模型转换流程图共13页第7页1、PAM-CRASH与有限元软件的接口1.2PAM-CRASH与LS-DYNA的接口共13页第9页Datacheck:（1）自动转换后的模型缺少PAM-CRASH控制卡片中单位制的设置（2）LS-DYNA中基于RIGIDWALL建立的刚性墙，在PAM-CRASH中不识别。Penetrationcheck:其他需要修改的常用问题：（1）载荷的加载问题。以加载初速度为例，在PAM-CRASH中若被加载件为刚体，则初速度只需加载到其重心上；若被加载件不是刚体，需要加在整个部件上。（2）关于刚体建立的问题，在LS-DYNA中只要给部件赋予刚体材料即是刚体，而在PAM-CRASH中只有将部件创建成RIGIDBODY才是刚体。1.2PAM-CRASH与LS-DYNA的接口1、PAM-CRASH与有限元软件的接口方法验证薄壁梁LS-DYNA模型与PAM-CRASH模型变形对比共13页第10页该方法仅通过PAM-CRASH自身的快速转换命令，无需第三方软件为接口，就能够实现有限元模型的转换，不仅减少了工作量，节省了时间，而且降低了对开发人员的要求，减弱了模型转换的难度。实现LS-DYNA与PAM-CRASH模型的转换，能够避免重复的建模工作，从而提高研发的效率，并且能够为不同研究机构之间的交流提供便利。2021/11/2PAM-CRASH座椅骨架2、PAM-CRASH与多刚体软件的接口准备工作：•PAM-CRASH（2010）和MADYMO（6.x版本）•在PAM-CRASH中设置好与MADYMO软件及其假人库的链接路径。具体操作：•在PAM-CRASH中打开.pc格式的有限元模型以及.xml格式的MADYMO多刚体假人模型；•通过SAFETOOLS中的耦合选项，将MADYMO的多刚体假人作为一个部件导入到PAM-CRASH有限元模型中，此时该多刚体假人模型部件具有默认的材料属性将假人摆放到合适的位置，并建立相应的接触；•将耦合后的文件以.pc格式输出，即可提交计算。共13页第11页2021/11/22、PAM-CRASH与多刚体软件的接口实现了多刚体‒有限元耦合仿真技术，采用该方法可以进行基于人体损伤特征的模块化的局部有限元假人建模，对需要详细分析的人体部位用精细的有限元模型来代替常规的多刚体模型，在满足损伤分析对模型精度要求的前提下，确保一定的计算效率。共13页第12页2021/11/2共13页第13页基于PAM-COMFORT的座椅舒适性评价1、PAM-COMPORT功用•座椅设计•座椅制造•乘员定位2、PAM-COMFORT特点•H点测量仪•泡沫、缝线、包裹、覆盖物、填料、悬挂，腰部系统，乘员监测系统，框架的变形等3、课题组研究内容H点测量•安全性：在汽车仿真碰撞模拟过程中，H点位置对乘员响应值有很大影响•舒适性：H点位置影响压力分布2021/11/22021/11/2吉林大学汽车工程学院