PAM-CRASH 與常用汽車碰撞仿真分析軟件接口的應(yīng)用研究

吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院PAM-CRASH與常用汽車碰撞仿真分析軟件接口的應(yīng)用研究吉林大學(xué)被動(dòng)安全課題組指導(dǎo)教師：張君媛教授宣講人：王楠2023/2/42023/2/4共13頁(yè)第1頁(yè)一、整車碰撞安全性設(shè)計(jì)三、車身安全部件的評(píng)價(jià)與輕量化設(shè)計(jì)吉林大學(xué)汽車被動(dòng)安全

?國(guó)家和部省級(jí)項(xiàng)目16項(xiàng)

?企業(yè)項(xiàng)目24項(xiàng)

?發(fā)表EL及SCI論文50多篇

?獲吉林省科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)

?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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域：研究成果：項(xiàng)目一：微型客車抗撞性改進(jìn)一汽集團(tuán)某微型客車抗撞性改進(jìn)項(xiàng)目，通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)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(xiàng)目獲得2005年吉林省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。合作（與ESI）項(xiàng)目項(xiàng)目二：轎車側(cè)面碰撞結(jié)構(gòu)改進(jìn)用CAE分析手段進(jìn)行了一汽某轎車側(cè)面抗撞性改進(jìn)和側(cè)面氣囊優(yōu)化設(shè)計(jì)。2023/2/4共13頁(yè)第2頁(yè)2023/2/4共13頁(yè)第3頁(yè)汽車被動(dòng)安全性基礎(chǔ)（本科生）汽車被動(dòng)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）汽車碰撞力學(xué)（博士研究生）2023/2/4共13頁(yè)第4頁(yè)P(yáng)AM-CRASH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1.1PAM-CRASH與HYPERMESH的接口

HYPERMESH可以將劃分好的網(wǎng)格文件以.pc格式輸出，進(jìn)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(jìn)行求解計(jì)算。HYPERMESH也可以查看由PAM-CRASH輸出的.pc格式的文件。2023/2/4共13頁(yè)第5頁(yè)基于HYPERMESH的模型轉(zhuǎn)換流程圖

LS-DYNA的有限元模型可以通過(guò)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為接口的模型轉(zhuǎn)換方法，另一種方法是通過(guò)PAM-CRASH自身的快速轉(zhuǎn)換命令實(shí)現(xiàn)LS-DYNA有限元模型向PAM-CRASH模型的轉(zhuǎn)換。方法一：基于HYPERMESH的模型轉(zhuǎn)換方法1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

2023/2/4共13頁(yè)第6頁(yè)1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口方法二：基于PAM-CRASH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13頁(yè)第7頁(yè)1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

方法二：基于PAM-CRASH快速轉(zhuǎn)換命令的模型轉(zhuǎn)換方法共13頁(yè)第8頁(yè)DYNA單元/部件PAM單元/部件DYNA接觸PAM接觸DYNA材料PAM材料ELEMENT_BEAM_{OPTION}BEAM/*CONTACT_AIRBAG_SINGLE_SURFACECNTAC37*MAT_RIGID(20)Beam

MATER/200*ELEMENT_BEAM_PID_{OPTION}PLINK/*CONTACT_AUTOMATIC_GENERALCNTAC36Shell

MATER/100*ELEMENT_DISCRETESPRING/*CONTACT_AUTOMATIC_GENERAL_INTERIORCNTAC36Solid

MATER/99*ELEMENT_INERTIAMASS/*CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACECNTAC34*MAT_NULL(009)Beam

MATER/200*ELEMENT_MASS_PARTNSMAS/*CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_{OPTION}CNTAC34Shell

MATER/100*PART_INERTIA_(OPTION}PART/+RBODY/(Type3)+INVEL*CONTACT_AUTOMATIC_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK_{OPTION}TIEDSolid

MATER/99DYNA載荷PAM載荷DYNA約束PAM約束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)

自動(dòng)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(duì)應(yīng)關(guān)系從LS-DYNA格式轉(zhuǎn)換成PAM格式。該對(duì)應(yīng)關(guān)系可在幫助文檔中查看。LS-DYNA與PAM-CRASH模型部分對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換關(guān)系表1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

方法二：基于PAM-CRASH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13頁(yè)第7頁(yè)1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

共13頁(yè)第9頁(yè)Datacheck:（1）自動(dòng)轉(zhuǎn)換后的模型缺少PAM-CRASH控制卡片中單位制的設(shè)置（2）LS-DYNA中基于RIGIDWALL建立的剛性墻，在PAM-CRASH中不識(shí)別。Penetrationcheck:其他需要修改的常用問(wèn)題：（1）載荷的加載問(wèn)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(gè)部件上。（2）關(guān)于剛體建立的問(wèn)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RIGIDBODY才是剛體。1.2PAM-CRASH與LS-DYNA的接口

1、PAM-CRASH與有限元軟件的接口方法驗(yàn)證

薄壁梁LS-DYNA模型與PAM-CRASH模型變形對(duì)比共13頁(yè)第10頁(yè)

該方法僅通過(guò)PAM-CRASH自身的快速轉(zhuǎn)換命令，無(wú)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(shí)間，而且降低了對(duì)開(kāi)發(fā)人員的要求，減弱了模型轉(zhuǎn)換的難度。

實(shí)現(xiàn)LS-DYNA與PAM-CRASH模型的轉(zhuǎn)換，能夠避免重復(fù)的建模工作，從而提高研發(fā)的效率，并且能夠?yàn)椴煌芯繖C(jī)構(gòu)之間的交流提供便利。2023/2/4PAM-CRASH座椅骨架2、PAM-CRASH與多剛體軟件的接口準(zhǔn)備工作：PAM-CRASH（2010）和MADYMO（6.x版本）

在PAM-CRASH中設(shè)置好與MADYMO軟件及其假人庫(kù)的鏈接路徑。具體操作：

在PAM-CRASH中打開(kāi).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(guò)SAFETOOLS中的耦合選項(xiàng)，將MADYMO的多剛體假人作為一個(gè)部件導(dǎo)入到PAM-CRASH有限元模型中，此時(shí)該多剛體假人模型部件具有默認(rèn)的材料屬性

將假人擺放到合

適的位置，并建立相應(yīng)的接觸；

將耦合后的文件以.pc格式輸出，即可提交計(jì)算。共13頁(yè)第11頁(yè)2023/2/42、PAM-CRASH與多剛體軟件的接口

實(shí)現(xiàn)了多剛體?有限元耦合仿真技術(shù)，采用該方法可以進(jìn)行基于人體損傷特征的模塊化的局部有限元假人建模，對(duì)需要詳細(xì)分析的人體部位用精細(xì)的有限元模型來(lái)代替常規(guī)的多剛體模型，在滿足損傷分析對(duì)模型精度要求的前提下，確保一定的計(jì)算效率。共13頁(yè)第12頁(yè)2023/2/4共13頁(yè)第13頁(yè)基于PAM-COMFORT的座椅