baqus/Explicit耦合歐拉—拉格朗日（CEL）技術(shù)在安全氣囊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

寂靜天花板

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創(chuàng)新成為企業(yè)提升自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不是一句空話，創(chuàng)新的技術(shù)的確能幫助車(chē)企在批量生產(chǎn)前就得到汽車(chē)安全與性能測(cè)試數(shù)據(jù)，提升品質(zhì)與質(zhì)量，降低召回的風(fēng)險(xiǎn)。

安全氣囊對(duì)行車(chē)安全的作用不言而喻，當(dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，車(chē)內(nèi)感應(yīng)模塊會(huì)快速對(duì)碰撞信號(hào)做出處理，當(dāng)發(fā)生碰撞的沖擊力超出安全帶的保護(hù)能力時(shí)，便以1/100秒的速度釋放氣囊，使乘員的頭部、胸部與較為柔軟的氣囊接觸，從而減輕撞擊對(duì)車(chē)內(nèi)乘員的傷害，使汽車(chē)安全性大大提高。

對(duì)于安全氣囊的測(cè)試研究，汽車(chē)安全行業(yè)將均勻壓力法（UPM）廣泛地用于氣囊展開(kāi)仿真。根據(jù)UPM的假設(shè)性定義，氣囊中的壓力在膨脹過(guò)程中會(huì)在空間上保持一致，使得該方法特別適用于已完全膨脹氣囊的“就位”（IP）分析。相比之下，另一種分析可以被表征為“非就位”（OOP）分析，如果乘客在氣囊完全展開(kāi)之前就與之相互作用，在完全膨脹之前氣囊中存在巨大的空間壓力梯度，這與UPM方法的假設(shè)前提不符。

氣囊法規(guī)和技術(shù)的發(fā)展要求考慮OOP場(chǎng)景。因此開(kāi)展準(zhǔn)確的分析需要一種能夠仿真膨脹過(guò)程中氣流的流動(dòng)的工具。

達(dá)索系統(tǒng)通過(guò)Abaqus/Explicit提供一種高精密的耦合歐拉—拉格朗日（CEL）技術(shù)，用于仿真氣囊中的動(dòng)態(tài)氣流。這種基于氣流的CEL方法能夠更加真實(shí)地預(yù)測(cè)氣囊展開(kāi)各個(gè)階段的氣囊形狀和壓力分布。

在使用UPM方法仿真氣囊膨脹時(shí)，壓力會(huì)隨時(shí)間變化，但在任何瞬時(shí)壓力的空間分布都是均勻的。假設(shè)的有效性在完全膨脹時(shí)最高，因此UPM傳統(tǒng)上用于仿真乘客撞擊完全膨脹的氣囊時(shí)的IP負(fù)載情況。在靜態(tài)OOP安全測(cè)試下，乘客與氣囊的相互作用開(kāi)始于氣囊部分展開(kāi)時(shí)。在膨脹的初期階段，氣囊內(nèi)部存在巨大的空間壓力梯度。緊密折疊氣囊的部分區(qū)域在氣囊展開(kāi)之前不會(huì)有膨脹氣體進(jìn)入。UPM假設(shè)氣囊中的氣體運(yùn)動(dòng)必須將這種情況加以考慮。耦合歐拉—拉格朗日（CEL）技術(shù)為仿真氣囊內(nèi)部的氣流提供了更加真實(shí)的方法。因此，即便是在膨脹的早期階段，這種方法也能夠預(yù)測(cè)更加真實(shí)的展開(kāi)并準(zhǔn)確地計(jì)算氣囊中的空間和時(shí)間壓力變化過(guò)程。

在傳統(tǒng)的拉格朗日分析中，材料被固定在網(wǎng)格內(nèi)，材料隨著網(wǎng)格變形而變形。拉格朗日單元的材料往往是100%填充，因此材料邊界與網(wǎng)格邊界重疊。與此相反的歐拉分析中節(jié)點(diǎn)固定在空間中，材料流經(jīng)不發(fā)生形變的網(wǎng)格。歐拉元素一般不會(huì)全部填充材料，許多歐拉元為半空或全空。用于這些仿真的歐拉網(wǎng)格是一個(gè)構(gòu)造簡(jiǎn)單的網(wǎng)格，能夠理想地延伸到歐拉材料邊界之外，賦予物質(zhì)移動(dòng)和形變的空間。

氣囊充氣機(jī)用多個(gè)位置貼近進(jìn)氣點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)表示。在每個(gè)充氣節(jié)點(diǎn)上設(shè)定一個(gè)向量，用于代表氣流的方向。充氣元件節(jié)點(diǎn)上的速度通過(guò)根據(jù)輸入質(zhì)量流速率、面積和方向向量求解動(dòng)量方程求得。進(jìn)入氣囊的氣體在充氣元件節(jié)點(diǎn)上的溫度和質(zhì)量流速率則設(shè)定為充氣時(shí)間的函數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中充氣的氣體組成構(gòu)成會(huì)隨時(shí)間改變，但在仿真中充氣氣體成分被假定為恒定。

拉元件能夠同時(shí)包含多種材料。在每個(gè)時(shí)間增量計(jì)算每種材料的歐拉體積分?jǐn)?shù)（EVF），并根據(jù)EVF確定每個(gè)元件的材料表面。這些歐拉材料表面能夠與拉格朗日面相互作用，比如氣囊。歐拉域最初沖滿空氣。在充氣機(jī)點(diǎn)火時(shí)，氣體填滿氣囊，并將空氣推出。用Abaqus/Explicit一般接觸功能采集拉格朗日接觸和歐拉—拉格朗日接觸。后者僅定義在充氣機(jī)和氣囊之間的氣體。外界氣體和氣囊之間沒(méi)有定義接觸。因此可以有把握地推測(cè)，由于高膨脹壓力，空氣無(wú)法再次進(jìn)入氣囊。

通過(guò)Abaqus/Explicit耦合歐拉—拉格朗日（CEL）技術(shù)，不僅更加完整的測(cè)試各種情況下安全氣囊的可靠性，也大大精準(zhǔn)了分析了反應(yīng)過(guò)程中的安全性。安全氣囊的測(cè)試僅僅是仿真技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用的一種。領(lǐng)先的汽車(chē)制造企業(yè)通過(guò)采用仿真解決方案，釋放寶貴的時(shí)間和資源，用于創(chuàng)新打造更優(yōu)秀的汽車(chē)，這些解決方案支持更加優(yōu)異的測(cè)試、虛擬和物理樣機(jī)的管理和增強(qiáng)型審核與驗(yàn)證，能顯著地提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量。

面壁深功

我懷疑：“以1/100秒的速度釋放氣囊”。是否是真的