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

寂靜天花板

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

安全氣囊對行車安全的作用不言而喻，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時，車內(nèi)感應(yīng)模塊會快速對碰撞信號做出處理，當(dāng)發(fā)生碰撞的沖擊力超出安全帶的保護能力時，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，從而減輕撞擊對車內(nèi)乘員的傷害，使汽車安全性大大提高。

對于安全氣囊的測試研究，汽車安全行業(yè)將均勻壓力法（UPM）廣泛地用于氣囊展開仿真。根據(jù)UPM的假設(shè)性定義，氣囊中的壓力在膨脹過程中會在空間上保持一致，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場景。因此開展準確的分析需要一種能夠仿真膨脹過程中氣流的流動的工具。

達索系統(tǒng)通過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態(tài)氣流。這種基于氣流的CEL方法能夠更加真實地預(yù)測氣囊展開各個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，壓力會隨時間變化，但在任何瞬時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的IP負載情況。在靜態(tài)OOP安全測試下，乘客與氣囊的相互作用開始于氣囊部分展開時。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)域在氣囊展開之前不會有膨脹氣體進入。UPM假設(shè)氣囊中的氣體運動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)測更加真實的展開并準確地計算氣囊中的空間和時間壓力變化過程。

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)格是一個構(gòu)造簡單的網(wǎng)格，能夠理想地延伸到歐拉材料邊界之外，賦予物質(zhì)移動和形變的空間。

氣囊充氣機用多個位置貼近進氣點的節(jié)點表示。在每個充氣節(jié)點上設(shè)定一個向量，用于代表氣流的方向。充氣元件節(jié)點上的速度通過根據(jù)輸入質(zhì)量流速率、面積和方向向量求解動量方程求得。進入氣囊的氣體在充氣元件節(jié)點上的溫度和質(zhì)量流速率則設(shè)定為充氣時間的函數(shù)。在實驗中充氣的氣體組成構(gòu)成會隨時間改變，但在仿真中充氣氣體成分被假定為恒定。

拉元件能夠同時包含多種材料。在每個時間增量計算每種材料的歐拉體積分數(shù)（EVF），并根據(jù)EVF確定每個元件的材料表面。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。在充氣機點火時，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和氣囊之間的氣體。外界氣體和氣囊之間沒有定義接觸。因此可以有把握地推測，由于高膨脹壓力，空氣無法再次進入氣囊。

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

我懷疑：“以1/100秒的速度釋放氣囊”。是否是真的