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ECE-R29-法规某驾驶室CAE 分析和重卡未来安全发展方向


ORMATION=202第二期(双月刊有限元资讯文章: LS-DYNA980简介LS-DYNA ALE/FSl系列(2)S-DYNA NVH及频域计算系列(2)LS-DYNA板料成形系列(1)主办:美国 FEAINFORMAT| oN. /etLINFORMAnION卷首语感谢期刊创刊以来,得到广泛的关注,对此我们由衷的感谢。

同时要特别感谢美国工程院院士、LSTC公司创始人和总裁Dr. John C. Hallquist, FEA INFORMATION. 主编 MarshaVictory,美国 Livermore Software Technology Corporation(LSTC),迪艾工程技术软件(上海)有限公司(ETA),奧雅纳工程咨询(上海)有限公司简介(ARUP中国),上海恒士达科技有限公司( Heng Star),大连富坤科技开发有限公司( Dalian fukun),势流科技股份有限公司( Flotrend Corp),爱发股份有限公司(APC),本刊所有的作者及广大读者。

感谢大家对我们的帮助和大力支持FEA-INFORMATION中文版《有限元资讯》的主要内容包括:LS-DYNA最新发展动态,LS一DYNA功能系列化介绍,LS一DYNA应用实例交流,中国及华人地区FEA活动及年会信息, LS-DYNA中国及华人地区销售和代理商介绍,LS一DYNA培训课程内容介绍及代理商培训计划等。

期刊为双月刊,每双月份第四周发刊。

衷心期望本期刊能够得到大家的关心和支持,并欢迎大家踊跃提供稿件和建议。

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通过电子邮件订阅订阅投稿邮箱:yanhua@feainformation.订阅请注明主题: FEA Chinese sign up投稿请注明主题: FEA Chinese Article主办:美国FEA| NFORMAT| ON. 编辑: Marsha Victory,赵艳华 YAnhua Zhao特邀编辑:苏敏/ Grace Su有限元资讯2012第二期(双月刊)/eclINFORMATION录卷首语LS-DYNA最新发展动态1. LS-DYNA980简介Grant o.cok,Jr,张增产/ Zengchan ZhangLS-DYNA功能系列介绍1. LS-DYNA ALE/FS|系列(2)王季先/ Jason Wang陈皓 Hao Chen52. LS-DYNA NVH及频域计算系列(2)黄云 /Yun Huang3.LS-DYNA板料成形系列(1)朱新海/ Xinhai zhu,张力/Li ZhangLS-DYNA的应用1.势流科技应用LS-DYNA于电子系统产品分析之简介萧兆宏 Brian hsiao172.ECE-R29-03版法规某驾驶室CAE分析和重卡未来安唐波,赵晓红24全发展方向LS-DYNA中国代理商Ls-DYNA台湾代理商1.势流科技股份有限公司简介( lotrend Corp,)2.爱发股份有限公司简介(APC)31LS-DYNA课程介绍1.台湾势流科技2012年第1季第2季课程 LS-DYNA相关培训课程om2.台湾爱发股份有限公司2012年近期 LS-DYNA相关培训课程3.迪艾工程技术软件(上海)有限公司近期LS-DYNA相关培训课程4.奥雅纳工程咨询(上海)有限公司LS-DYM培训中国FEA活动及年会信息苏敏/ Grace SuLS-DYNA2012年会信息*本刊所刊载资料,除特别注明出处外,其氽所有资料,本刊均保留所有权,任何机构或个人,未经本刊授权,不得随意转载、引用。

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LS-980正是在目前广泛使用的 LS-DYNA基础上发展起来的一个更新版本,它主要新增了以下三个功能模块:可压缩流及流固耦合的数值模拟:电磁场的计算;以及不可压缩流的数值计算。

下面将分别作简要介绍可压缩流及流固耦合的计算模块(CESE)该模块使用的是计算流体力学中的一种新的方法,即守恒元/解元(CE/SE)方法,又称时-空守恒格式。

CESE方法是由美国航空航天局格伦研究中心( NASA GRO)的Dr. Chang首先提出来的。

由于该方法与传统计算方法相比有许多独特的优点,因此它一经提出便受到业内人士的广泛关注,许多学者(包括本文作者)也对该方法作了进一步的发展、改进与完善。

CE/SE方法通过引进所谓的守恒元(CE)与解元(SE)来将时间与空间统一起来处理,从而使格式在时间与空间上始终保持守恒,这对复杂流场的计算至关重要。

同时,该方法还采用了一种简单而有效的激波自动捕捉技术,无需象许多传统方法那样去求解黎曼问题。

目前,该方法已经被广泛地应用到了与计算流体力学相关的许多领域,如爆轰波,激波/声波相互作用,空隙流,化学反应流等等。

LS-DYNA980中的 CESE Solver正是基于上述方法而发展出来的一套求解可压缩流的程序模块,同时它还与 LS-DYNA的固体结构分析程序相结合形成了相应的CESE流固耦合模块,以及一些相应的应用模块,如求解空隙流、化学反应流等的专用模块。

经过过去几年来一些用户的试用和不断改进,目前该CESE模块已经基本成熟。

2.电磁场的计算模块(EM)该模块求解的是涡电流(诱导-扩散)逼近下的麦克斯韦方程组。

它适用于当电磁波在空气或真空中的传播可视为瞬间完成,进而波的传播过程无需求解的情形。

它主要应用在磁性金属成型,焊接,诱导加热等领域。

该模块允许在固体导体中引入电源,并计算出相应的磁场、电场以及感应电流。

目前,EM模块已经和固体结构分析程序及圊体传热程序耦合在了一起,它们的耦合分别是通过在固体动力学方程中加入洛仑兹力以及在传热方程中追加一个欧姆加热量作为外部热源有限元资讯2012第二期(双月刊)JCLLINFORMATIONLS-DYNA最新发展动态来实现的。

在电磁场的求解过程中,对导体采用的是有限元方法(FEM),对周围的空气及绝缘体用的是边界元方法(BEM),空气则无需布控网格。

不可压缩流的计算模块(ICFD)该不可压缩流模块与固体结构分析程序是完全融合在一起的。

它可以根据具体问题的流固耦合强弱程度来选择不同的耦合策略,如当流固耦合较弱时可采用显式技术,而当流固耦合较强时则可采用隐式方式。

该模块除了可以很容易地处理自由界面流外,还通过采用守恒的拉格朗日界面追踪技术使其可以很方便地求解多相流。

此外,该模块还提供了一些基本的湍流模型供用户选择。

用户在使用该模块时,只需要提供流体计算区域边界面上的面网格,程序就会自动地生成它所需要的三维立体网格,这样可以大量节省用户在网格生成上所耗费的时间。

该技术在LSDYNA中还是首次使用。

而且,在流体计算过程中,网格还可以依据流场的变化需要来自动地进行网格重构。

它的另外一个重要特性是可以自动生成流体边界层网格,这种各向异性网格在需要计算流体近壁剪切应力时至关重要。

在以后的系列中,将会对上述各计算模块作进一步的介绍* Grant0.cook,Jr.博士毕业于美国杨百翰大学( Br ingham Young University)理论物理专业,200年加入LSTC,主要负责LS-DNNA980中各个新功能模块的研究,开发和协调工作*张增产/ Zengchan Zhang博士毕业于清华大学,一直从事计算流体力学和叶轮机械内部流动等的科研和教学工作,2001年加入LSTC后,主要负责LS-DYNA980中可压缩流,流固耦合,流体传热,爆轰波,空隙流和化学反应流的硏究和开发有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍LS-DYNA ALE/FS|系列(2)王季先/ Jason Wang,陈皓/ Hao Chen LSTC在上一期有限元资讯中,我们为大家概括地介绍了 LS-DYNA的 ALE/ FSI方法。

在本文中,我们将对ALE方法中的平流时间步( Advection Timestep)做一个较详细的说明。

本文是ALE/FSI系列的第二篇。

个时间步( Timestep)在通常的拉格朗日有限元方法中包含着如下三个步骤:1.更新速度与位移:2.在变形后得到新的单元应变率从而得到新的单元应力;3.由节点的内力、外力以及质量算出新时间步的加速度。

ALE方法与通常有限元方法相比多出了一个额外的平流时间步,其所起的主要作用是将变形后网格中各单元的应力应变和其它历史变量投影到ALE网格的单元中我们知道,ALE网格既不象拉格朗日网格那样跟随物质点而运动,也不象欧拉网格那样固定于空间点,它可以针对不同的工程问题,采取特殊的运动方式。

这种网格的任意性对于大变形工程问题的求解,以及流体运动的描述,有着很大的帮助。

但另一方面,由于ALE网格的单元在不同时刻包含不同的物质,或者我们可以说物质在单元中不停的流入流出,这使得单元内的应力应变和其它单元历史变量以及节点变量(如速度、加速度)必须投影到新的ALE网格中。

这一投影过程我们称之为平流时间步在LS-DYNA中,平流过程被置于时间步的步骤2和步骤3之间。

它包括如下两个步骤A-1.ALE网格移动( Mesh motion)在此步骤前,单元网格已随该时间步物质点的移动而移动。

此时的网格位置与当前时间步开始时的网格位置相差的就是此时间步的位移。

现在,我们便可以根据不同问题类型,选择不同的网格移动方式。

例如将网格移回当前时间步开始时的网格位置,这样的网格就是歐拉网格。

如果我们选择完全不做网格移动,则此时就是拉格朗日网格ALE REFERENECE SYSTEM GROUP中的类型8可以作为一个很好的ALE网格移动的例子。

类型8有一个参数EFAC,这个参数控制网格欧拉类型的比例。

其中,新网格节点的位置=欧拉网格节点位置*EFAC+拉格朗日节点位置*(1.0EFAC)A-2.投影过程( Advection, Mapping)投影过程实质上是一个加权算数平均过程。

它的权函数就是体积。

对于单元变量,我们首先计算出各个单元表面的流入流出体积。

然后利用如下公式求出投影后单元变量的新值。

新值=(旧值*单元旧体积+各面流入/出体积*流入出值)/(单元旧体积+各面流入/出体积)对于单元变量的值的选取,如果我们假设该值在单元内为常数,那么这一投影过程就是一阶的如果我们假设它是线性的,那么投影就是二阶的。

有限元资讯2012第双月刊yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍节点量的处理稍微复杂一些。

LS-DYNA采用了一种叫 Half-index shift的特殊处理方法。

简而言之就是每个单元的8个节点变量都要被逐个放置于单元中心,当作单元变量来处理。

这样做的主要目的是为了防止投影过程中产生过多的人为扩散( Diffusion)。

平流时间步是指ALE方法中ALE网格变形后的投影过程。

这个过程使得ALE的网格脱离了物质点的移动而独立存在。

但与此同时,这一额外过程不可避兔的带来了额外的处理机时以及人为( Artificial)误差。

与ALE方法带来的灵活度相比,这也许是必要之恶吧*王季先/ Jason Wang博士毕业于加州伯克利大学,1997年加入LST,负责任意拉格朗日欧拉方法(ALE),流固耦合(SFI),并行计算(MP)及其它离散单元方法如 DiscreteElement,SPH,CPM的开发和研究.*陈皓/ Hao chen博士毕业于西北大学,从2004年至今,在LSTC从事任意拉格朗日欧拉方法(ALE)及流固耦合(SF1)的开发和工程问题应用。

LS-DYNA年会信息LS-DYNA第12届年会将于2012年六月3日一7日在美国底特律召开,会议两天,培训二天详细信息请到LSTC网站查询.Istc.ww.is-dynaConferences.有限元资讯2012第双月刊yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍LS- DYNA NVH及频域计算系列(2)一频率响应函数黄云/ Yun Huang Lstc介绍频率响应函数(FRF,简称频响函数)是汽车NVH分析中常用的数值工具。

频率响应函数定义为稳态振动条件下,结构响应与激励荷载之比。

这个激励荷载是定义在一个频率范围内的因此其响应也是在同一频率范围之内。

频响函数包括力学和声学两类。

本文主要介绍力学频响函数声学频响函数将在后续声学有限元和边界元章节中介绍输入荷载频率响应函数输出响应F(w)()图1:频率响应函数示意图频响函数在数学上可表达为H(o)=(o)或(/)X(f)F(OFO)这里,X是频域内的响应:F是荷载输入;a是圆频率;∫是频率可以看到,频响函数实质上是一个转换函数,它反映结构本身的特性,与荷载大小无关。

在试验测量和计算分析中,按不同的激励方法,频响函数可分为单输入单输出(SISO)、单输入多输出(SMO)、多输入多输出(MMO)等。

根据输入荷载和输出响应的不同,频响函数也有不同的名称。

如果输入荷载是节点力,输出响应为位移,则频响函数为柔度( Compliance)如输入荷载为节点力,输出响应为速度,则频响函数称为流动性( Mobility)LS-DYNA中,频响函数是在结构模态分析的基础上,通过模态叠加的方法得到的。

用户输入文件中采用关键字* FREQUENCY_ DOMAIN FRE计算频响函数。

用户可在此关键字中指定荷载输入的位置、方向、类型、频率范围、阻尼,响应输出的位置、方向、类型及计算中使用到的模态范围等频响函数计算结果为一系列随频率变化的复数值,可以表达为幅值和相位角(或实部和虚部)的组合。

计算结果保存为两个文本文件: FRF AMPLITUDE和 FRF ANGLE,分别为频响函数的幅值和相位角。

根据用户需要,结果也可以表达为 FRF REAL和 FRF IMAC,分别对应频响函数的实部和虚部。

这些文本文件采用 LS-PREPOST标准的 xyplot曲线格式,因此可以使用LSPREPOST的 xyplot功能显示。

有限元资讯2012第双月刊yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍例一:平板频响函数计算图2给出了一个频响函数的例子。

这个例子是关于一个036m×0.24m×0.002m的一个平板材料参数定义如下:密度p-7870kg/m3:弹性模量E=207×109Pa;泊松比γ0.292。

单位节点力施加在A点,需要求出在B点关于A点荷载的加速性( Accelerance,即加速度/力)B图2:自由边界板计算中考虑了三种阻尼:1)零阻尼;2)常阻尼(临界阻尼比0.01);3)实验中测到的随模态变化的阻尼比。

计算结果与实验结果对比如图3(幅值)。

实验结果来自于文献[1]l。

由图3可见,根据阻尼情况3)计算得到的加速性频响函数曲线(曲线D)与实验结果(曲线A)最为吻合。

实验结果曲线在200Hz附近得到的异常频响函数峰值系由实验中在平板上钻孔以悬挂平板产吗WW.docIn.图3:各种阻尼条件下加速性频响函数计算结果与实验结果比较有限元资讯2012第双月刊AEtINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍图3中曲线D使用的阻尼比如下表[态阻尼比(×0.01)0.4500.38634008423图3显示,频响函数的计算很大程度上依赖于阻尼的正确选取。

采用常阻尼,或者不考虑阻尼,均会带来较大误差例二:汽车频响函数计算在本算例中,我们研究一个简化的汽车模型的柔度频响函数(图4)。

柔度( Compliance)表达单位力作用下的位移响应,与刚度( Stiffness)互为倒数。

算例中,荷载(单位力)输入和响应(位移)输出都在同一节点上(如图5所示),此节点与周围节点通过* CONSTRAⅠ NED NODAL RIGID BODY连接。

考虑50-400Hz范围内的柔度频响函数输出,计算结果(幅值)如图6所示荷载输入及响输出位置图4:简化汽车车身模型图5:荷载输入及位移响应输出位置有限元资讯2012第双月刊)AEtINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍Hastata Hrp甲ry[图6:柔度( pliance频响函数对于汽车结构来说,频响函数的测量和计算能帮助找到地面或者发动机激励对车身各点振动的贡献及能量传递路径,从而改进设计,提高汽车的动态性能。

在结构的模态分析中,频响函数也有助于获取结构的固有频率及振型参考文献[]王柏村,曹文昌,应用有限元素分析与实验模态分析之结构模型验证,第十届CSSV学术研讨会,2002W coiN. *黄云/ Yun Huang博士于206年毕业于美国明尼苏达大学土木工程系岩土力学专业。

此前,于1998年,201年获得北京清华大学水工结构专业学士、硕士学位。

黄云博士在国际期刊和国际会上发表过多篇论文。

从2006年至今,黄云博士在LSTC从事LS-DYNA软件的开发应用工作,主要在LS-DⅧNA中实现频域内振动和噪声等计算功能,包括频域响应,随杋振动,随机疲劳分析,反应谱分析,有限元和边界元声学等并应用于解决如汽车NH等工程实际问题有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍LS-DYNA板料成形系列(1)-LS-DYMA在板料成形模拟中的发展历史和应用朱新海/ Xinhe i Zhu,张力/ Li Zhang(LsTc)摘要:本文简要地叙述了LS-DYNA在板料成形模拟中的发展历史和应用。

LS-DYNA最初主要用于冲击模拟,从上世纪九十年代起,开始应用于板料成形过程的模拟,并逐步成为该领域的主流软件及行业的技术领先者。

在这过程中,LS-DYNA的许多新增功能对板料模拟产生了巨大影响,并得到广泛应用此外,LSTC和工业界的紧密合作也对LS-DYNA的进步起了关键作用。

背景介绍LsS-DYNA起源与 LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LABORATORY①LNL)。

它的早期应用主要集中于冲击过程中的应力分析。

作为DYNA3D的主要开发者, JOHN HALLQUIST博士在1988年后期成立了LSTC( LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY CORPORATION)。

DYNA3D也被正式命名为LS-DYNA3D,后简称为 LS-DYNA。

LsS-DYMA最初在汽车碰撞过程模拟中获得巨大成功,并在很短的时间里就成为了该领域有限元模拟过程的业界领先者。

相对于碰撞模拟,LS-DYNA在板料成形模拟中的应用起步稍晩,开始于1990年左右。

但经过多年的发展,它也终于成为在这个领域的主流软件。

LS-DYNA在板料成形模拟中的应用历史可以大致分为四个阶段。

下面就按照时间顺序分别来介绍1.初始阶段:可成形性分析(1990-1997)在九十年代初期,LS-DYNA的功能很有限,再加上图形界面支持不够,一般人使用LS-DYNA都觉得困难重重,所以开始时的应用主要集中于研究机构。

工业界最主要的用户是 CHRYSLER汽车公司,那里大部分的工程师都拥有硕士或博士学位。

他们是最早将LS-DYNA应用于实际生产中板料变形模拟的公司,并取得了令人满意的成果。

他们的成功让他人对LS-DYNA在这方面的应用增加了信心,并对LS-DYNA的后期推广起了很大的促进作用在这段时间,LS- DYNA主要是用来分析板料的可成形性。

经过模拟计算,用户可以得到材料变形的应力,应变,厚度等信息。

借助于成形极限图或者其它经验,用户就可以判断板料能否成形,能否产生裂纹等缺陷。

然后通过修改产品设计或者工艺补充做进一步的产品优化有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍针对板料变形过程的模拟,LS-DYNA也相应地增加了一些专门的功能,下面就对它们做一下简要介绍有限元网格自适应加密技术( MESH ADAPTIVITY)。

当时,计算机的速度及内存都很有限。

如果开始就用均匀细化网格,模拟计算就会非常费时,可能只有一些大型计算杋才能够满足要求。

为了提高运算速度,人们提岀了网格自适应加密的功能。

在计算开始时,平板只被化分为较大的网格,从而减少总体的单元数量。

随着变形的进行,一些粗网格被细分。

这样,模拟过程即能捕捉到零件的具体特征,又能提高计算速度,诚低内存的需求。

该技术当时已成为必不可少的功能,并一直延续到现在针对板料成形的接触处理( FORMING COⅥTACT)。

该功能有两个作用:第一,它能自动调整模具单元的法向,让每一个模具单元都指向板料,从而减少用户前期准备的时间。

第二点是能提前细化网格(Lo0 KING FORWARD ADAPTIVITY。

如果网格细化太迟,会影响到成形模拟的准确性。

所以,一定要让单元在进入弯曲区域前先细化2.回弹预测(1995-2000)为了降低能耗,高强度钢被大量使用到汽车零件中,从而显著地减小汽车重量。

然而,高强度钢的成形却是非常困难。

其中最主要的问题是它的回弹量很大。

用传统的模具制造方法需要多次修模才能达到要求,这样会大大地增加工时及制造成本。

所以,工业界有着迫切的要求来准确预测回弹经过研究发现,回弹预测是相当困难的,它的主要难点表现在以下及个方面同弹计算对应力的准确性要求很高.SDN是个显式计算软件,并有很多控制参数。

在此之前,所有的参数都是参考汽车冲击过程的经验。

后来发现这两个过程相差很大,以前的参数会带来很大的计算误差同时需要隐式和显式两种算法。

用显式算法进行成形计算,用隐式计算进行回弹计算。

开始时LS-DYNA是一个显式计算软件,LS-NIKE3D被用来做隐式计算。

这样,用户需要使用两种软件,而且,每种软件的使用方法都不一样。

隐式回弹计算的收敛性及内存需求也是一个挑战由于缺少经验,当时回弹计算精度相当不可靠, NUMISHEET‘93的U-型槽计算就是一个很好的例子。

这个零件形状简单,但回弹计算却相当困难。

不同的软件的结果相差巨大,就是用同一种软件,不同的使用者也得到不同的结果.由于缺乏预测的连续性,人们对回弹计算严重缺乏信心为了解决回弹预测的问题,美国政府资助了很多研究项目。

其中影响力最大的两个是 SPRINGBACKPREDICTABILITY PROJECT(SPP),和 INDUSTRIAL RESEARCH GROUP(IRG)。

参与这两个项目的单位包STEEL,等其它公司和学校。

其中,LSTC也被邀请参与这些项目。

很有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍多项目参与者都是相关方面的专家,具有丰富的经验。

这样,学术上的进展很快就能用于解决实际题。

在这期间回弹预测取得了巨大的进展。

以下列出所做的一部分工作系统地研究各种参数对回弹预测的影响。

LS-DYNA作为一个显式有限元软件,它有很多控制参数以前的缺省值都是参考汽车冲击模拟得到的。

然而,这些缺省值却使各回弹计算代来很多不确定性。

经过大量计算,终于发现每个参数对回弹预测的影响。

最终得到一个系统的推荐参数。

通过使用这些新的参数,回弹的预测变得有规律了。

进一步增强了人们的信心。

LS-DNA集成了隐式和显式两种算法。

在拥有隐式和显式两种算法后,用户不必像以前那样需要额外使用LS-NIKE3D来进行隐式回弹计算。

另外,用户还可以用无间隙( SEAMLESS)的方法让计算在显式和隐式计算之间转换。

如果用隐式计算遇到收敛问题时,用户可以直接转到显式增加了大规模并行计算功能(MP)。

拥有了这个功能后,一个大的模型可以被划分位若干个小的区域。

每个CPU负责处理一个区域。

这样可以大大提高计算速度。

现在,MP已经得到了很普便地应用。

一个上百万单元的模型,在几个小时内便可完成。

成千上万单元的模型也可以摸扎·网格粗化功能(w配 SH COARSENING)。

一般用显式做成形计算,然后用隐式做回弹计算。

隐式计算需要解刚度矩阵,从而需要大量的内存和很长的计算时间。

局限于当时计算机的能力,很多实际问题不可能进行隐式计算。

为了克服这个问题,LS-DYMA增加了网格粗化功能。

如果相邻单元法向角度差在一定范围内,这些单元就被合并成一个单元。

对实际零件来言,通常可以减少一半以上的单元数量。

由于使用了这个功能,回弹的隐式计算才能在工业生产中正常使用·网格检测及修复功能( MESH CHECK)。

在切边后,边界上会有许多不规则的单元,这样对隐式计算的收敛性会产生较大的负面影响。

为了解决这个问题,发展了网格修复功能,用来发现并修复些不好的网格,从而使后续工序的模拟能顺利进行。

通过这些新增加的功能, LS-DYNA的回弹预测功能得到大幅度提高。

通过大量的专题( ENCHMARK测试, LS-DYNA的预测结果也是很令人满意。

更重要的是预测的不确定性大大减小,各个使用者大都能得到满意的结果。

应此,LS-DⅥNA在板料模拟领域的声誉得到增强,LS- DYNA也因此成为此领域的主流软件。

3.回弹补偿阶段(2001-2004)能够比较准确地预测回弹非常重要,然而,更重要的是能够利用数值模拟结果来自动补偿模具,从而减少修模次数,提高效率,并降低生产成本。

以前,模具的补偿都是凭借经验,反复修模( TRIAL-AD-EROR)来实现。

众所周知,每修一次模具的成本相当高,而且很费时间。

另外,这种方法也依赖工程师的经验,经验少的人通常需要更多的修模次数。

此外高强钢的大量使用也让这个问题变得更为严峻。

由于高强钢变形的回弹量远远大于低碳有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍钢,而以前人们大都使用低炭钢。

这样,已有的经验就不能用到高强钢零件的模具制造上去。

所以发展计算机自动补偿回弹更具有重要的意义为了解决这个问题,在部分政府资金的支持下,回弹补偿项目( SPRINGBACK COMPENSATIONPROJECT)开始实施。

而前几次项目的参与者也再次投入到这个项目中来。

该项目的目的就是减少人们对经验的依赖,用科学和计算机来做自动回弹补偿,从而提高生产效率用计算机自动补偿回弹有很多困难有待克服。

其中,最主要的困难包括:A)回弹补偿是一个非线性问题,一次补偿很难到位,一般需要多次迭代。

B)如果有很大变形梯度时,可能会出现上下模具相互干涉的问题。

C)模具修改通常需要进行外插,这是一个不稳定的过程。

如果算法不合适,会导致模具表面不光滑。

经过长期研究讨论,最终得到一套稳定,可靠的算法。

多次迭代法被成功地应用到这一应用中如果一次自动补偿不到位,用户可以进行多次数值补偿。

一般情况下,两到三次迭代就能成功地补偿回弹,使零件达到制造误差范围内。

在这个方法中,有一个回弹系数的取值十分重要。

合适的回弹系数能减少补偿次数。

但是,每一种零件的最优回弹补偿系数各不一样为了得到光滑的模具表面,有多种外插方法可以选择。

经过大量检验,其中一种方法—非线性外插法非常稳定。

现在已经被广泛地应用到生产中。

经过多年的应用, LS-DYNA的自动回弹补偿功能得到了进一步的改进。

目前,已经有多家公司成功的使用这一功能,锴此大大降低模具加工成本。

4.精益求精阶段(2004至今)在2004年末期,成形性及回弹的预测都达到满意的结果。

似乎觉得没有更多的工作可做了。

然而,这时更先进的高强度钢( ADVANCED HIGH STRENGTH STEEI-AHSS)开始投入生产。

这些材料性能和以前的材料差异更大。

用原来的方法会得到很糟糕的结果,有时候甚至预测得到的扭转变形和实际情况相反。

所以,迫切需要我们来对这些新材料做进一步研究4.1.材料模型模具表面工程项目( DIE FACE ENGINEERING,或者DFE)就是其中最重要的项目。

它的参与者和以前相似,并也得到政府资助。

有限元资讯2012第二期(双月刊)14yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍通过大量的硏究发现,材料硬化模型对ASS的模拟影响很大。

以前人们一直使用各种同性硬化模型( ISOTROPIC HARDENING),这种模型对以前的材料误差不大,所以,数值计算的结果还是能令人满意。

但是,对AHS材料研究发现,材料强度越高, ISOTROPIC HARDENING模型产生的误差越大研究发现动态硬化模型( KINEMATIC HARDENING)能更准确地描述材料加载和卸载的应力变化情况。

当时最常用的两种模型是CHAB模型和 YOSHIDA模型。

两种模型都能比较准确地描述材料的包辛格效应( BAUSCHINGER EFFECT)。

但是,这两种模型都有一个共同的缺点:它们都采用饱和函数,这样在大变形时,它们预测的应力都趋于饱和。

用这样的模型来模拟变形过程会提前预测到材料失效通过大量研究, YOSHIDA模型可以改进并克服应力饱和问题。

后来这一改进模型被添加进LS-DYN现在,这一模型已经在底特律地区得到很多的应用,并得到相当令人满意的预测效果4.2.光滑接触处理( SMOOTH CONTACT)在接触处理中,光滑的表面通常被近似为一片片的单元。

在每一个弹元上,法向只有一个。

对弧度小的表面,这样处理不会产生问题。

然而,如果,弧度较大时,接触应力会产生较大的误差。

这些误差有时会对回弹预测产生明显的影响。

光滑接触处理就是LS-DYNA的一个用于减小接触应力误差的新增功能。

基于有限元网格,LS- DYNA能自动拟合出一个光滑的曲面,而接触计算就是基于这些新曲面计算的,这样得到的应力就会比较准确。

光滑接触处理对有些问题影响很大4.3.隐式重力加载( GRAVITY LOADING)的模拟cin. 以前,重力加载的模拟都是以松弛( RELAXATI0N)方法或者动态隐式方法( DYNAMIC IMPLICITⅧ ETHOD)得到。

前一种方法需要很长的计算时间。

后一种方法则不可靠。

另外,两种方法都依赖于使用者的经验,不同的人可能得到不同的结果。

所以,工业界迫切需要一种快速,可靠的方法。

为了解决这个问题,LS-DYNA增加了静态隐式方法( STATIC IMPLICIT)。

若需使用这种方法,用户只要使用关键字* CONTROL IMPLICIT FORMING,并选择( OPTION=1)。

这种新方法具有很多优点。

首先,它很方便使用;其次,得到的结果比较可靠,不同的用户都能得到正确的结果;最后,它的计算时间很短。

基于有这些优点,该方法已经得到了广泛地应用。

4.4.一步法(ONE- STEP METHODLS-DYMA最近又增加了一步法。

这种方法的用途主要有三个方面有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA功能系列介绍预测板料的初始形状。

只有知道板料的初始形状才可以排样( NESTING)。

对复杂的零件,预先估计初始形状是很困难的。

使用一步法则可以得到比较准确的初始形状·帮助可行性分析( FEASIBILITY)。

在一个零件设计初期,模具还未设计出来。

但是需要知道这个零件能否成形。

一步法就可以完全满足这一要求。

·帮助汽车碰撞的模拟。

汽车上很多零件都是通过模具制造出来。

但在汽车设计的时候,模具还未制造出来。

所以,得不到材料成形的信息。

而我们知道,材料塑形变形可以大大增加零件的刚度,并能改变汽车的碰撞性能。

一步法虽然有误差,但它提供的结果可以大大改善汽车碰撞的准确性。

总结经过多年的发展,LS-DYNA在金属板料成形模拟中取得了巨大的进步。

现在,它已经在该领域成为技术上的领先者,并成为主流软件之一。

LS-DYNA新增的很多功能都对板料成形模拟产生巨大影响,并在生产中得到广泛地应用。

LSTC和工业界的紧密合作对改进LS-DYNA起了关键的推进作用。

多年来,LSTC一直通过参与各种研究项目以保持和工业界的密切联系。

这样,LSTC不仅能够和他们分享自身的知识和经验,而且能迅速得到他们的反馈意见。

他们的支持和帮助对LS-DYA的进步密不可分。

*朱新海/ Xinhe i Zhu博士,毕业于密西根理工大学( Michi gan Techno log i caUniversity)。

主要从事 LS-DYNA的板料模拟方面的应用及开发,并提供技术支持。

拥有十多年这方面的经验。

*张力/ Li Zhang博士,毕业于美国奥克兰大学( OAKLAND UNIVERSITY)。

曾在 CHRYSLER公司任职,并担任板料成形模拟方面的经理。

2006年加入LSTC,一直从事板料成形方面的工作。

拥有二十多年的经验。

有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA的应用势流科技应用LS-DYNA于电子系统产品分析之简介萧兆宏/ Br ian hs iao势流科技股份有限公司/ Flotrend Corp摘要LS-DYNA在汽车工业之相关应用,已获得许多实际应用案例的验证。

由于过去消费型电子产品生命周期及销售周期较短,并且质量要求较低,因此在过去的研究及应用较不具经济性。

但由于近年来电子产品质量渐受到消费者的重视,各系统产品开发者也能了解到产品研发质量对于市场的重要性,逐渐对于CAE(计算杋辅助分析,计算机仿真)应用于产品开发及机构设计开始重视。

本文对于势流科技(://.flotrend.tw)在台湾电子产业于相关应用分析关注的项目及重点,分享相关应用经验及实例。

希望对于想了解LS-DYNA在消费型电子产品设计应用之使用者,能有助于发挥LS-DYNA强大运算能力,解决设计上所面临的问题前言LS-DYNA最初发展目的是在解决结构体承受冲击、碰撞、跌落、爆碰等瞬间受力的行为,在欧美地区由于相关法规及应用发展,对于汽车工业及航天工业的应用,早已受到市场的认可。

但相对于消费型电子产品的开发,早期电子产品的生命周期更换迅速,开发周期很短,再加上之前的计算机资源较有限,无法进行快速的运算,因此在过去相关的研究较少。

不过在公元2000之前, MOTOROLA[1]及Samsung electronics Co.[2]等国际企业,已在 LS-DYNA使用者研讨会早已发表相关电子产品于掉落测试( Drop test)的分析应用。

势流科技于公元2000年起代理 LS-DYNA,将相关技术及概念引入台湾市场。

台湾的电子产品发展在世界制造及设计占有不可忽视的地位,因此在相关问题的研究也逐渐受到产业界及学术界的重视。

特别是可靠度测试等项目,以手持式电子产品为例,为了确保产品在使用者操作环境及运送过程中能维持原有设计之质量,电子产品在量产阶段前,必需经过掉落试验( Drop test)或冲击实验( ShockTest)等产品测试。

以往大部份的设计者面临这两大问题,必需完成模具设计及成品产出后,再将产品组装后,进行试验及相关测试。

从整个产品设计的流程来看,测试的阶段几乎处于设计末期,一旦在此阶段才发现问题,必需付出更多的重新设计及修改成本,更严重地将会影响产品交期及品牌声誉。

因此,使用LS-DYNA进行相关设计分析验证,是十分符合经济效益并可以同时提升设计质量电子产品机构设计者关注之问题及 LS-DYNA目前之分析成果由产品设计概念阶段到零件制程阶段,LS- DYNA均可提供非常强而有效的运算能力。

以下我们以设计流程由初期至末端概分为1.概念及产品机构设计阶段2.可靠度验证阶段3.制程阶段来进行说明:概念及产品机构设计有限元资讯2012第二期(双月刊)17AEtINFORMATIONLS-DYNA的应用在机构工程师进行机构设计时,如何提前预测结构强度及决定适当的肉厚设计,不但关系着产品的功能,益与整体生产成本习习相关。

如何在设计初期建立一套设计评荐机制,以确保产设计的稳健性,一直是机构工程师努力克服务目标LsS-DYNA可协助机构设计者了解结构强度是否足够。

例如下图:在笔记型计算机的LCD模块的设流程中,背盖强度的验证实验是非常重要的。

实验的方式是以负荷实验机于中央位置施予静态荷重,并了解其变形状态是否会压迫到LCD模块。

透过LS-DYNM的隐性( implicitAnalysis)计算分析,机构设计师可轻易地了解所设计之产品是否符合产品设计目标及顾客需求以下信息为纬创资通于2002年 LS-DYNA台湾使用者研讨会所发表的分析结果[6]。

其中可发现LS- DYNA在 Implicit分析的效能及准确度,与实验可以得到精确的结果。



发表者以不同的算法则( Explicit& Implicit)针对冋一虚拟实验环境进行分析,并比较其结果。

其报告显示出两者与实际情形吻合度高,差异在于所需计算时间不同。

此篇文章发表时, LS-DYNA版本约为970发表初期版本,以目前的运算速度及精确度是更为提升标cr接触分析长久以来一直是LS-DYMA之强项,因此在组合件分析中,LS-DYNA对于分析者的便利性获得好评。

下图为势流科技在进行顾客技术导入课程时,所进行之技术分析案例。

特别是现在的计算机运算速度十分快速,配合 LS-DYAN SMP4 Cores运算核心,即使是以显性动态分析其结果及效能都十分符合实际需求有限元资讯2012第二期(双月刊)AEtINFORMATIONLS-DYNA的应用AB件首验塔境示底圆背益零件之位移分怖LCD模之應力分怖可靠度验证在完成机构设计师完成CAD设计,完成T1试模后,接着会进行产品可靠度验证。

一般可靠度实验为:落下实验,冲击实验或振动实验。

传统的可靠度验证方式是以真实产品组裝后,以实验方式进行;但进行实验的过程中,在产品内部的状况不易观察,且最大的问题是:在设计流程最后端方能发现问题。

因此目前各系统厂商,无不希望在设计阶段就能提前避免问题发生LsS-DYNA应用于可靠度分析可说是将一般的实验方法提升至概念设计阶段便可以完成,大幅提升CAE于产品设计流程中的重要性及价值掉落测试( Drop test)模拟己在过去不少场合被发表。

以下为势流科技在代理 LS-DYNA初期,在LST℃蔡振世博士等人之技术协助下,势流科技与清云科技大学林高辉副教授进行手持式遥控产品之 LS-DYNA仿真与高速摄影机分析验证之结果。

CIlC此外,势流科技本身除了着重LS-DYNA分析技术引入及业务推广,与一般代理商不同的是势流科技同时着重技术开发及验证,因此也累积了许多实际应用经验及案例。

2004年中原大学机械系发展新式落下测试设备,该设备将过去落下测试机容易造成实验不稳定做大幅改善,势流科技亦与学校单位合作,透过LS-DYNA分析结果证实该设备的可靠度及稳定性,同时也证实模拟与分析相互配合可有效验证产品的功能,并找出改善的方式。

[4]有限元资讯2012第二期(双月刊)AEtINFORMATIONLS-DYNA的应用ockedYA熟小柔要卖皇于品之落下涂横之种学⊥DYN搜之另外,在冲击实验当中,LS-DYNA亦经常应用于手持式行动装置等电子产品,以笔记型计算机( Laptop,AB)或是平板计算机( Tablet PC)主要目的是探讨储存装置之抗冲击设计。

特别是针对硬盘抗振及抗神击设计,由以下分析之结果可得知,LS-DYNA皆能够提供设计工程师在设计初期便能掌握机枃特性。

在部份零件区域皆能精准预测储存装置在冲击中的耐受度PCB is subjected to a shock of 130 Gl 2msQuad elements 2311nCOSolid elements 663Total elements 2974Weight: 247 gScrew locationPoint42Xx at上图为笔记型计算机之主机板与LS-DYNA有限元素模型有限元资讯2012第二期(双月刊)AEtINFORMATIONLS-DYNA的应用Plate only Plate with Plate withPCB point PCB point2 HDDrubberrubber&DASPsimutation 535G/2.3ms 730G/1.7ms489G/2ms132G/2ms84.4G/T707G/2.2msresultsExpenment528G/2.3ms 694G/2. ms 499G/2.12ms 120G/1.5ms. 935G/1.72ms 700G/2.26msDegree o98674%94812%97.9%902799%accur上图为不同区域点,由实验及LS-DYNA分析加速历程比较及最大加速度值之差异制程分析在消费性电子产品趋向轻薄短小的情形下,金属成型变为一项不可或缺的制程,因为金属机壳不但可以提供比塱料材料更高的刚性,更薄的空间,且具备受消费者青睐的涂装效果。

LSDYNA不仅在产品设计上可提供有效的机能设计,在制程分析上更是能提供多样性的解决方法高雄第一科技应用大学林栢村教授曾针对镁铝连续冲压成型应用于手机外壳制程应用[门],其模具设计的流程中,便采用eta/ DYNAFORM配合LS-DYNA求解核心进行成型性分析,藉由其强大的算能力,在规划金属冲压制程时便能了解制造的可行性,减少模具开发过程中试误的次数此外目前应用之特点ow.笔者在此提出几项在台湾电子产业应用之特点,供各使用者引入相关分析时之参考1.使用LS- DYNA SMP平行处理计算为主要方式由于电子系统之尺寸相较于汽车工业而言,是相对小型;但是也由于特征较细微,因此使用元素(单元)数量亦不少。

因此8ores以内计算核心与较高内存使用量是被广泛接受的。

但由于近年来CP运算速度提升,模型也随之增大,MPP应用将会逐渐受到重视。

2.目前相关前处理程序,皆可应用于电子产业势流科技目前代理不同支持LS-DYNA前处理程序,包含著名的 HyperWork,eta/ PreSs,PrePost等;初次LS-DYNA使用者常常会做不同功能比较,在此笔者分享实务使用的经验供各位参考;上述所提及之前处理程序皆可顺利完成设定分析。

一般而言, Hyper Works建议在大型组立系统产品,处理效能受到使用者认同; PreSs则在中小型零件及模块系统分析时,有有限元资讯2012第二期(双月刊)AEtINFORMATIONLS-DYNA的应用令人印象深刻的C/P值;LS- PrePost在相关细部 keywords及后处理上,一直是LS-DYMA使用者不可或缺的重要利器3.LS-DYNA皆能进行由系统层次到零组件层的分析以势流科技辅导之电子产业顾客,其应用分布于各式电子系统产品系统产品:笔记型计算机,平板计算机,行动电话,桌上型计算机, Ultra-book,服务器产品网通设备,LCD电视,微投影机,条形码扫瞄机等上图由左至右之应用为:服务器,军规笔电,手机等产品零组件;光学镜头,TFIT-LCD模块,触控模块,电池,蓝芽模块,Ic封裝制程.等oocIn. 上图为应用于触控面板之零组件应用上图由左至右之应用为:服务器,军规笔电,手机等产品、未来可应用分析之主题-DYNA强大的计算分析能力,在电子消费型系统产品之应用并未被完全发挥。

因此笔者在此提出几个方向,供学界及业界先进共同努力,进行相关应用研究振动问题之探讨有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA的应用在部份电子设备中,外部的使用条件经常面临振动环境,且产品内部也包含了振动源(如马达或风扇),因此在电子系统产品之振动问题一直被长期关注,此问题如同NⅦH研究对于汽车工业的重要性。

但目前大部份业界仍仰赖实验方式。

LS-DYNA自971R5版提供了许多频率域的分析应用,相信在短期内会被LS-DYNA使用者所注重。

微观电子现象及半导体制程之研究在电子系统产品中,许多零件是由半导体零件及封装制程所购成,因此部份的失效模式也来自于半导体组件。

半导体除了物理性的破坏模式,另一方面热固耦合的问题也造成许多问题;前者问题在现今LS-DYNA已能有效地分析,只是待更多先进投入研究;相信未来LS-DYNA980对于热固耦合问题可以提供更多的解决方案3.工业设计最佳化整合消费型电子产品着重于工业设计之整合,因此将消费者使用经验,融合入设计概念阶段成为设计重要手法之一,在概念发展阶段将结构设计最佳化,一直是工业设计者的理想目标;值得一提的是Dr.John0. Hallquist所提倡的" One model, One Code, Multi- Physics and Multi-solution”的策略思维,在工业设计的领域将会有极大帮助。

其中LSTC所发展之 LS-TASC与LS-OPT可说是未来可实现之具体方法。

五、结论势流科技自2000年引入 LS-DYNA分析于台湾市场,已经历12年;在辅导台湾电子系统产业顾客或是与台湾学术界产学合作过程中,无论从客户端或是本公司实务历程里,可轻易地发现LS-DY应用于消费型电子产品系统或是电子设备分析能力,不但具备精确性,且运算效率优异。

希望透过本次几个简单应用的信息分享,让更多的用户了解到:使用 LS-DYNA进行电子产品相关设计分析验证,是项具体可以实现、且符合经济效益、同时提升设计质量之重要利器。

参考文献[1J. Wu, et al., (1996), Drop/Impact Simulation of Electronic Product", 4th International LS-DYNA3Dis, MN, September 62]SS CHOL, (1998)"Drop Impact Simulation of Optimum Design of TFT-LCD", 5 International LS-DYNA USers Conference 1998[3]Jason. Wu,(2000), " Global and Local Coupling Analysis for small ponent in Drop Simulation", 6International LS-DYNA Users conference 2000[4]Hanks Hsu, Brian Hsiao, (2002), Application of LS-DYNA in Electronics Products"7 InternationalLS-DYNA USers conference 20025]Raymon Ju, Brian Hsiao, (2004)"Drop Simulation for Portable Electronic Products"8InternationalLS-DYNA USers conference 2002[6] Hanks Hsu,(2002)"The Application of LS-DYNA in Portable Computer"2002 LS-DYNA TaiwanUsers Conferen[7] Chun-Chih,(2011)” Study on Warm Stamping of Magnesium Alloy Sheets”台湾博硕士论文.有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA的应用ECE-R29-03版法规某驾驶室CAE分析和重卡未来安全发展方向唐波,赵晓红北汽福田汽车工程研究院,北京,102206,tangbo@foton..cn作者对欧洲ECE-R29-03法规做深入研究,对某重卡驾驶室按照ECE-R29-03法规进行CAE分析工作,根据作者研究分析了03版和02版之间的差异,并且提出应对ECE-R29-03法规的卡车驾驶室设计要领和重卡未来安全发展方向[关键词]商用车;试验ECER2903版法规的介绍和与02版之间的差异为了提高平头卡车的碰撞安全性能,欧洲在上世纪90年代就开展了大量的研究工作,并且制订了《商用车驾驶室防护》ECE-R2901版,并且在2002年前后升级为ECE-R2902版,经过多年的运行之后,在2010年发布了ECE-R29-03版,要求各大卡车生产厂家开展研究,具体实施日期待定。

在中国2011年5月12日发布了《商用车驾驶室乘员保护》GB26512-2011,法规要求在2012年1月1日正式强制性执行,在生产车型要求在2013年7月1日完成试验,不达标者强制性退出市场。

中国的《商用车驾驶室乘员保护》GB26512-2011借鉴ECE-R29-02版,相对于03版本落后很多。

作者对商用车法规进行了详细研究,认为目前中国在开发的重型卡车驾驶室应该以ECE-R29-03版为设计目标。

ECE-R29-03版相对于02版,主要增加了圆柱打击A柱试验和全新的顶部压溃试验,对N1类和总质量7.5吨以下的N2类卡车没有任何变化但对总质量7.5吨以上的N2类和N3类卡车变化非常大,具体变化如下表1ECE-R29-03版相对于02版的变化表测试项目开测试N类和总质量2吨以打击能量正面拍击试验下的N2类卡车如图1所示总质量7.5吨以上的2打击能量打击能量打击能量增加了25%测试BN]类和总质量7.5吨以|无无无变化圆柱打击A柱下的类卡车总质量7.5吨以上的N2无增加测试增加圆柱打击A柱试验(如图2所示类和N类卡车打击能量为29.4KJN类和总质量.5吨以顶部压力大于顶部压力大于无变化全新的顶部压下的N2类卡车前轴静载荷前轴静载荷总质量7.5吨以上的N2顶部压力大于前轴静载荷先做20度角的斜面冲击,打击能量为增加了20度角的斜面冲击(02版的测试类和N3类卡车但最大为10吨17.6KJ打击能量为17.6KJ再进行顶部压溃,顶部压力大于前轴静载荷,但最大为10吨02版的测试CN,N2、N3类卡车载质量每吨2000静载不要求去掉本测试要求后围强度(选有限元资讯2012第二期(双月刊)AEtINFORMATIONLS-DYNA的应用图1测试A示意图图2测试B示意图图3测试C示意图图1测试A示意图图2测试B示意图图3测试C示意图2、某车型重卡驾驶室按照ECE-R2903版法规进行CAE分析某车型重卡作为一款全球化车型,需要岀口欧洲、东南亚、非洲等国家,在法规硏究时要求满足全球最严格的商用车驾驶室法规ECE-R29-03版。

在驾驶室设计时采用框架式结构设计,设计正面拍击和顶部压溃的力学传递路径。

本模型采用 HYPERWORKS做前后处理,采用LS-DYNA做计算,总模型的网格数量56万网格划分尺寸为10m,最小网格尺寸为3m,其中板锤、驾驶室接触面、重要的力学传递路径部件等为5πm用LS-DYNA软件20个CPU计算时间为12小时在正面拍击试验(测试A)分析当中,摆锤从前向后的方向撞击驾驶室的前部,撞击方向应为水平方向且平行于车辆的纵向中心平面,板锤的重心位置在本车H点下方50m处,板锤采用刚体,重量1.5吨,在整个打击过程当中不发生任何变形,撞击的能量为55KJ。

通过CAE分析后测量A柱到B柱的变形量,其动态最大变形为45mm,最大塑性变形为16mm,判断车门可以正常打开。

另外驾驶室内空间完好,测试假人可以正常放置在座椅上,生存空间可以保证。

证明本车型达到了正面拍击试验的要求,具体如图4所示在圆柱打击A柱试验(试验B)分析当中,圆柱的直径为600m,圆柱从前向后的方向撞击驾驶室的挡风玻璃的中间(A柱的中间位置),撞击方向应为水平方向且平行于车辆的纵向中心平面。

圆柱板锤采用刚体,重量2.1吨,在整个打击过程当中不发生任何变形,撞击的能量为29.4KJ,通过CAE分析后测量A柱到B柱的变形量,其动态最大变形为82mm,最大塑性变形为67mm,但是由于变形的位置在车门的上边框前门铰链到锁扣的距离变化只有6mm,判断车门可以正常打开。

另外驾驶室内空间完好,测试假人可以正常放置在座椅上,生存空间可以保证。

证明本车型达到了圆柱打击A柱试验的要求,具体如图5所图4试验A当中驾驶室变形图5试验B当中驾驶室变形有限元资讯2012第二期(双月刊)AEtINFORMATIONLS-DYNA的应用在全新的顶部压溃(试验C)分析当中,首先对驾驶室进行一轮侧面20度角冲击分析,打击平面能够覆盖接触的侧围和顶盖,在整个打击过程当中不发生任何变形,撞击的能量为17.6KJ,侧面冲击试验结果如图6所示。

侧面冲击计算完成之后,将模型从 HYPERVIEW软件当中把变形后的网格全部导出,重新导入到再建立变形后的驾驶室顶部顶压模型。

本工作量非常巨大,经过顶部压溃分析之后判断最大压力大于10吨,满足法规的要求,实验后将假人放置在驾驶室内,满足生存空间的要求,但是顶部下压量已经达到了200m(图7),而ECE-R29-02版法规的顶部压溃达到10吨时的下压量为132m(图9),证明03版的顶部压溃要比02版恶劣很多。

毕竞CAE分析的焊接和材料都是理想状况,不能考虑到具体工艺的影响,因此在CAE分析当中必须预留20%的余量,根据图8所示本驾驶室的最大压力可以达到12吨,可以确保实际生产的驾驶室满足ECE-R29规的要求图6试验C当中倒面拍击驾驶室变形图7EcR2903版进行的哪部压变形满用WW. aOm图8Ec8903进行的顶部压溃的压力曲绕图9Ec-R290版进行的部压变卷3、应对ECER29-03版法规的重卡驾驶室设计要点由于ECE-R29-03版法规比02版严格了很多,原有能够满足02版的驾驶室不一定能够顺利达到03版的设计要求。

作者根据设计和CAE分析的经验,总结出了满足03版要求的重卡驾驶室设计要点。

第一,在有限元资讯2012第二期(双月刊)AEtINFORMATIONLS-DYNA的应用驾驶室设计时釆用框架式结构设计,日前欧系的重卡驾驶室都采用框架式结构设计,重要的力学传递路径部件都采用超高强度钢板,而日系的重卡驾驶室都采用内部加外板的空腔结构设计,虽然驾驶室的总重量轻了很多,但是其极限扛压能力很弱,很难满足03版的顶部压溃要求:第二,要合理设计正面拍击和顶部压溃的力学传递路径,如图10和11所示,对于重要的力学传递路径一定要保证设计为封闭截面以提高抗弯刚度,对连接的各部件接头必须要提高刚度,防止在连接接头处出现失稳现象。

因为03版的顶部压溃有侧面打击的要求,打击之后的A柱、B柱、顶棚框架都有一定的变形,如果连接接头已经出现了失稳则必然导致承载能力下降图10试验A当中式车身力学传递路径图1试验c当中笼式车身力学传递略径对已经通过了02版法规但无法满足03版的驾驶室,如果要做大的改动则需要重新开模具、调整焊接生产线等等,其改造费用非常高,其最好的方式是在A柱、B柱、C柱内部増加加强板,尤其是A柱内部增加加强板之后再打入高强度泡沫胶,可增大A柱刚度15%,其改进效果非常明显,总成本增加只有1200元另外要对法规进行细致研究并且合理规避,在项部压溃当中要求的压力是驾驶室前轴的静载荷,而我国最大的公路车辆前桥最大轴荷为7吨,满足10吨的驾驶室是为安裝在双前桥的车型,建议在设计过程当中避免双前桥的设计,或者和试验方进行沟通,承载驾驶室和发动机重量为第一桥桥已经远离驾驶室下方,其作用是承载货箱重量,按照ECE-R29-03版的顶压解释,顶部压溃的最大压力应该以第一桥的静载荷4、重卡未来安全发展方向虽然ECE-R29-03版比之前的02版提出了更高的要求,但是相对于目前重卡重载高速的现状,55KJ正面拍击能量仅仅相当于总重量30吨的重卡以相对速度7km/h撞击前方集装箱车辆的尾部,而这种相对速度在实际的交通事故当中很少。

卡车驾驶室的安全防护性能相对于30吨、行驶速度80km/h的重型卡车而言,都是有限的安全防护。

重型卡车以80km/h速度在公路上行驶,对于所有的乘用车、轻型卡车客车而言潜在的威胁,其动能太大在发生交通事故当中必然将这些能量转移给其他车辆,造成其他车辆的重损伤。

作者根据卡车碰撞安全设计方面的多年经验,认为重卡未来安全发展的方向是主动安全,是尽可能的防止碰撞事故的发生有限元资讯2012第二期(双月刊)yELINFORMATIONLS-DYNA的应用首先,对于重型卡车的刹车系统和ABS系统进行升级,日前绝大多数的重型卡车都采用鼓式刹车,其散热性能远远不如盘式刹车,其下大坡的过程当中由于频繁刹车造成温度过高刹车失效。

建议各大重卡厂家尝试使用盘式刹车,匹配ABS系统,提高重卡刹车的性能第二,重卡强制性安装GPS系统,交通管理部门可以有效对车辆的行驶速度、车辆之间的间距进行掌控,在车速过高、车辆间距过小的情况下及时发出警报,通知后车立即减速以防止追尾事故第三,在重卡已经发生交通事故的时候,车辆能够自动发出信号,求救120救护和119消防,同时通过蓝牙系统提供给附近的车辆,警示其立即减速。

在大雾天气发生的连环追尾,就是因为信息不畅通而导5、总结ECE-R29-03版法规目前己经发布,预计本法规在6年之内实施。

通常一款卡车驾驶室的生命周期是1015年,所以目前在设计的驾驶室必须以ECE-R29-03版为碰撞安全性能设计目标。

而相比中国《商用车驾驶室乘员保护》GB26512-2011在2012年才强制性实施,反映了中国和欧洲在重卡技术方面的差距。

根据本人的研究,针对ECE-R29-03版法规提出以下建议,供相关技术人员参考1,对ECE-R29-03版法规详细研究,针对在设计的重卡驾驶室,重新设计框架式结构设计和正面拍击和顶部压溃的力学传递路径,通过CAE分析和优化设计的方法,确保在设计车型满足ECE-R29-03版法规要2,对于已经通过了02版法规但无法满足03版的驾驶室,其最好的改进方式是在A柱、B柱、C柱内部増加加强板和打高强度泡沫胶,提高连接接头的刚度。

同时对法规进行细致硏究并且合理规避3,重卡未来安全发展的方向是主动安全,是尽可能的防止碰撞事故的发生。

必须要在主动安全方面开展研究工作,目前中国重卡的主动安全方面相对于欧洲和美国存在很大的差距Www. oocin. 参考文献[]雷正保,大变形结构的耐撞性,国防科技大学出版社,2005年[2]黄世霖,张金换,汽车碰撞与安全,清华大学出版社,2000年[3]雷正保,汽车纵向碰撞控制结构设计的理论与方法,湖南大学出版社,2001年[4]欧盟理事会机动车型式认证指令,中国汽车技术研究中心,2003年。

有限元资讯2012第二期(双月刊)AeLINFORMAnIONLS-DYNA中国代理商S-DYNA中国代理商迪艾工程技术软件(上海)有限公司(ETA地址:上海市漕溪北路18号上海实业大厦39/B邮编:200030电话:86-21-64385725传真:86-21-64385752网址血htp:.eta..cn/邮箱:ma@eta.cn奥雅纳工程咨询(上海)有限公司(ARUP中国)ARUP地址:中国上海淮海中路1045号淮海国际广场39-41楼邮编:200031电话:86-21-61262888传真:86-21-61262882网址://.arup.邮箱I:stephen.zhao@arup.上海恒士达科技有限公司( HengStar)地址:上海市张江高科技园区郭守敬路498号6幢11206室邮编:201203电话:86-21-61630122传真:86-21-61630201网址:/hengstar.邮箱hongsheng@hengstar大连富坤科技开发有限公司( Dalian Fukun)地址:大连经济技术开发区五彩城A区凯伦国际大厦B座1308邮编:116600电话:86-0411-87611110传真:86-0411-87611110网址dalianfukun./l邮箱i:dlfkkj888@yahoo.cn有限元资讯2012第二期(双月刊29AeLINFORMAnIONLS-DYNA台湾代理商LS-DYNA台湾代理商TAIWA势流科技股份有限公司(F| trend Corp.)地址:10台北市信義區忠孝東路五段550號13樓(任遠大樓)Forend电话:886-2-27266269(37)手机:886-958090220传真:886-2-27266265网址:.flotrend..tw邮箱:flotrend@flotrend.ty愛發股份有公司(APc)ePIC地址:台北市104松江路71號11樓电话:886-2-25083066(231)手机:8860938-187943传真:886-2-25077185网址:.apic..tw邮箱jefferylee(@apic..tv势流科技股份有限公司简介n.c0品S势流科技股份有限公司( Flotrend Corporation)成立于1997年,是台湾专业cA技术顾问公司。

势流科技拥有雄厚的电子系统散热、手持式产品掉落测试、马达磁路设计、一般热流及结构工程的分析经验,主要客户涵盖国内近百家电子公司及知名企业。

势流科技提供电子产业中所需之散热与流力分析、结构与机构分析、马达电磁分析、lC封装与LED热阻量测等解决方案。

(htp:/.flotrend.tw)势流科技着重于顾客在导入LS-DYNA后的应用分析,除了软件导入系统及规划更深入地了解顾客对于CAE的需求,提升整合运用之综效在2011年势流科技成立 Morford优化设计中心,藉由此中心,整合原创精神科技美学及创新设计,协助顾客提升产品之附加价值,并同时增加国际设计竞争力有限元资讯2012第二期(双月刊29/ELLINFORMATONLS-DYNA台湾代理商爱发股份有限公司简介ePIC爱发股份有限公司成立于1977年,致力于引进世界高科技软体与精密仪器设备于台湾各产官学研界。

本公司产品包括 CAD/CAM/CAE/PDM等工业机械用软体、品管试验、分析设备与半导体测试封装设备等;同时提供业界从产品设计研发、试验分析、生产製造、技术服务、教育训练等全方位的整合服务。

近年来已在各产业领域累积丰厚的导入经验及实力坚强的技术团队,拥有上千不同领域的实际应用案例多年来的努力,承蒙各界的爱护与支持,爱发已成为技术先进的专业技术整合服务公司。

未来,爱发将秉持更诚恳、更有效率、更多元的服务及共创双赢的永续经营理念,继续为客户提供更周全的技术服务而努力不懈;期待与客户间有更多相互合作的机会,增进企业的竞争力、共创双赢爱发三大事业部CADICAMICAE事业部CAD/CAM/CAE全方位专业技术整合服务;提供工业界自动化应用软体完善之安装、训练、谘询、顾问等整合服务。

CAE产品包含:结构模拟软体 LS-DYNA, Hyperworks,热流模拟软体 CFdesign,光学模拟软体 Tracepro,模流模拟软体 MoldFlow等.■PDM事业部docIn CO产品生命週期管理系统(PLM)整合服务;提供企业自产品概念始的客户、行销、业务、研发、採购、品保、生管、製造、供应商、售后服务等资讯流的整合服务系统工程事业部环境试验系统设备:专营品保可靠度(环境)测试设备、振动机,各式温溼度柜,落下、冲击试验设备,振动/噪音测量分析设备及可靠度软体等。

半导体测试封装设备代理先进精密之半导体后段封装设备( Automatic TestEquipment)及半导体IC测试设备( IC Assemble Equipment)等系统有限元资讯2012第二期(双月刊)AEllINFORMATONLs一DYNA培训课势流212课SDN相关培测SFlotrend课程名称:产品机构及结构分析整合课程使用系统: LS-DYNA, LS-Pre Post, HyperWorks课程说明:本课程透过2个主要的模型,由最基本的模型创建到显性( Explicit)分析及隐性( implicit分析,并且整合 HyperWorks、 LS-PrePost与LS-DYNA求解核心,来引导使用者了解分析流程。

日期时间地点2012/4/6(力09:30~17:00势流科技培训教室09:30~17:00势流科技培训教室20126/1(09:30~17:00势流科技培训教室更多详细课程及活动信息:://.flotrend.有任何问题及详细信息请查询:flotrend@flotrend.tw2.台湾爱发股份有限公司2012年近期SD相关培训课程:c日期地点2012/05/09进阶课程LS-DYNA在汽车业应用新竹国家高速电脑中心(Advanced LS-DYNA Class forAus)2012/05/10,11LS-OPT(LS- DYNA最佳化模组)课程新竹国家高速电脑中心(Introduction to LS-OPT)*2012/06/21,22台北2012/09/20,21S-Dyna Implicit2012/05/16S-Dyna Explicit Advanced台北2012/7/18HyperMesh+Dyna2012/05/03,04HyperMesh+Dyna2012/07/05,06*本课程主办单位:国家高速电脑中心,爱发股份有限公司.聘请美国 LS-DYNA资深技术工程师:Mr Suri Bala. Senior Scientist, Livermore Software Technology)详细的课程资讯与内容,欢迎查询爱发公司网站://.apictw/education/educax.html或来电查询:0225083066#231李先生有限元资讯2012第二期(双月刊)AEllINFORMATONLs一DYNA培训课3.迪艾工程技术软件(上海)有限公司201年近期 LS-DYNA相关培训课程:eLS-DYNA隐式求解应用培训重点介绍运用 LS-DYNA进行非线性隐式问题的解决方法,并附有实例详细讲解时间:2012年5月,2天LS-DYNA跌落分析应用培训重点介绍运用LS-DYNA进行跌落分析,包括模型要求,卡片设置,结果处理等,并附有实例讲解时间:2012年6月,2天Ls-DYNA金属成型分析培训重点介绍LS-DYNA增量法在模拟金属板料成形、切边、回弹的应用时间:2012年7月,2天2012年8月以后即将开展的课程包括:1.LS-DYNA优化软件LS-OPT应用培训2.SPH,ALE应用培训3. LS-DYNA材料自定义方式培训完整的课程列表敬请査看网页:.eta..cn。

请关注我们的网站,查询课程的详细信息和内容变更。

联系及报名邮箱:support@eta,.cnARUP4.奥雅纳工程咨询(上海)有限公司 LS-DYNA培训n. LS-DYNA软件培训重点介绍 LS-DYNA软件的隐式功能和应用时间:8月23-24号,2天主讲老师:Arup中国高级工程师2012年9月-2013年3月期间计划开展的培训气囊CPM分析方法培训,LSTC专家主讲0asys行人划线和批处理分析高级培训,ARUP高级工程师主讲SPH粒子分析培训,LSTC专家主讲· Oasys软件高级培训,ARUP高级工程师主讲相关培训报名及详细了解请联系:chinasupport(@arup.或stephen,zhao@arup.有限元资讯2012第二期(双月刊)/ELLINFORMATON中国FEA活动及年会信息中国FEA活动及年会信息特邀编辑苏敏/ Grace St2012PACE全球年度论坛由通用汽车(GM)联合世界知名软硬件厂商(HP, Autodesk, Oracle, Siemens PLMSoftware等)举办的年度论坛,旨在战略性地支持学术单位及高校了解“汽车产品生产周期”的相关知识时间:7月23日—27日地点:上海网址://.pacepartners.org2.第八届中国CAE工程分析技术年会(ccAc2012)中国CAE工程分析技术年会是年度的CAE盛会,就当前CAE研究热点、发展趋势技术应用、平台技术、行业应用及解决方案展开探讨。

时间:7月28-29地点:广西桂林3.中国汽车工程学会第十五届汽车安全技术学术会议此次会议由中国汽车工程学会汽车安全技术分会主办,奇瑞汽车股份有限公司承办,将就目前国内外汽车安全技术研究及应用的最新进展展开研讨和推介。

地点:安徽芜om时间:8月(具体时间待后续通知)本刊通讯地址订阅投稿邮箱:7374 Las Positas Roadyanhua@@feainformation.Livermore,cA94551(美国)订阅请注明主题:FEA订阅电话:(001)-925-245-4562取消订阅请注明主题:FEA取消订阅传真:(001)-925-449-2507投稿请注明主题:FEA投稿联系人: Yanhua zhao有限元资讯2012第二期(双月刊)。