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VIM Safety壁障模型

    在汽车被动安全仿真(Crashworthiness Safety Simulation)进入高精细化时代的今天,壁障(FE Barrier)模型的数值稳定性(Numerical Stability)与计算效率成为了制约整车分析精度的关键瓶颈。作为能量吸收与载荷边界的核心载体,其置信度直接决定了仿真结果精度,间接限制了整车安全性能开发的上限。

    迅仿科技(ShareFEA) 与国内碰撞试验设备领军企业 乾行达(CANSINGA) 达成战略合作。基于乾行达实验室的海量物理数据,迅仿摒弃了传统的纯实体(Solid)建模思路,除RCAR低速壁障外,全系采用SHELL单元等效蜂窝刚度的先进建模策略,开发了一套专用于 LS-DYNA 求解器的高鲁棒性壁障模型库,覆盖全球被动安全仿真需求。


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02 正面碰撞系列:Shell 建模下的能量管理

1. ODB (Offset Deformable Barrier)

  • 适用标准:UN ECE R94, FMVSS 208, Art 18, GB/T 20913, AIS-098, ADR 73/00,      KMVSS 102, IIHS, Latin NCAP, ASEAN NCAP等。

  • 技术解析:模型主体包含主蜂窝块与保险杠元件。

  • 建模策略: 摒弃六面体网格,采用多层 Shell 结构等效主蜂窝与保险杠刚度。通过考虑应变率效应的应力-应变曲线及失效材料模型,精准复现吸能特性,同时确保在 40% 偏置剧烈变形区网格不失效。

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2. MPDB (Mobile Progressive Deformable Barrier)

  • 适用标准:Euro NCAP, ANCAP, C-NCAP, JNCAP, KNCAP。

  • 技术解析:针对兼容性评价,蜂窝具备复杂的多级刚度分布。

  • 建模策略: MPDB 的难点在于不同强度蜂窝界面的连接。迅仿模型利用 Shell 单元的节点共用或 *CONSTRAINED 关键字处理不同刚度区域(A-D区)的过渡,完美匹配物理台车的扫描曲面。

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3. FWDB (Full Width Deformable Barrier)

  • 适用标准:Euro NCAP (2026+)

  • 建模策略:模型重点优化了与测力墙(Load Cell Wall)的接触定义,输出极度平滑且真实的力脉冲信号。

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03 侧面碰撞系列:抗侵入与大变形

侧碰工况中侧面壁障模拟移动台车撞击,对B柱、车门及门槛梁的抗弯性能提出严苛要求,壁障往往面临剪切与挤压的复合受力,Shell 等效方案优势尽显。

4. AEMDB

  • 适用标准:Euro NCA, ANCAP, KNCAP, JNCAP, 等高性能评价。

  • 结构特性:变形头由六个独立的蜂窝块组成(上三下三)。下排刚度显著高于上排,旨在模拟传统轿车保险杠与引擎盖的刚度差。

  • 建模重点:迅仿模型严格校准了各分块的动态压溃应力,确保在侧向侵入过程中B柱变形模式的准确性。

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    5. ECE R95 & MDB adv2000

    • 适用标准:FMVSS 214, GB 20071 UN R95, FMVSS 208, Art 18, AIS-099,      KMVSS 102, ADR 72/00, ASEAN NCAP, Latin NCAP

    • 建模策略: 针对六分区结构,通过调整 Shell 厚度与屈服应力,精确模拟上、下排蜂窝的刚度差异。在模拟 B 柱侵入时,Shell 单元展现出极佳的弯曲跟随性,不会产生非物理的单元畸变“尖刺”。

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    6. IIHS-MDB (V1.0 / V2.0)

    • 适用标准: IIHS Side Impact。

    • 技术解析:V2.0 工况(2030kg, 60km/h)能量巨大,是有限元分析的“噩梦”。

    • 建模策略: 面对 IIHS V2.0 的极高压缩量,Shell 等效模型展现了无与伦比的稳定性。前端凸起结构采用高精细度 Shell 建模,完美复现了物理壁障冲击车辆时的几何包络,且计算稳定。

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    7. NHTSA-MDB

    • 适用标准: FMVSS 214。

    • 建模策略: 结合 27 度蟹行台车动力学,壁障表面的 Shell 单元准确定义了摩擦系数与接触刚度,确保斜向滑移过程中的能量耗散与物理试验一致。

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                                 214S Barrier                                                                                   301R Barrier

     

    04 低速工况:

    8. RCAR 低速壁障

    • 适用标准: RCAR 低速碰撞(10-15km/h)。

    • 技术解析:由于 RCAR 试验重点考察低速下的弹性恢复局部塑性起始RCAR 模型是本库中唯一的例外,迅仿 RCAR 模型依然保留了 Solid 实体建模路线,配合乾行达的低应变率实验数据,确保准确预测保险杠吸能盒的“可维修性”损伤。

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    总结:迅仿科技×乾行达的承诺: 用最稳定的模型,做最准的碰撞仿真。

     

    这套 LS-DYNA 壁障模型库,不仅是几何尺寸的复刻,更是建模方法论的革新:

    1. 源于物理(Traceability): 核心参数植根于乾行达的一线试验数据。

    2. Shell 技术路线(Methodology): 采用 Shell 等效技术(RCAR除外),以数值稳定性为第一优先级,解决工程师痛点。

    3. 专精 LS-DYNA(Specialization): 深度适配 LS-DYNA 接触算法与材料库。


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