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(xiǎn),。

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(shí),，車內(nèi)感應(yīng)模塊會(huì)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(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(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(zhǔn)確的分析需要一種能夠仿真膨脹過程中氣流的流動(dòng)的工具,。

達(dá)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(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)測氣囊展開各個(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安全測試下,，乘客與氣囊的相互作用開始于氣囊部分展開時(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)測更加真實(shí)的展開并準(zhǔn)確地計(jì)算氣囊中的空間和時(shí)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(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(jìn)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(zhǔn)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(shí)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(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,。
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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