通過與設計指南對比分析汽車可靠度, 并依照NHTSA的標準要求確保撞擊時的安全。在真實情況下的一些參數比如:材料特性,壓力及載荷等等是隨機的。 實際運算中另外一些參數比如焊接質量、材料特性和是否安裝了有缺陷的零件, 都按照變量輸入。
發包商:克萊斯勒汽車有限公司
接包商:SwRI西南研究院
項目目的:通過輸入模型的變量參數來對汽車撞擊的進行數學仿真。
項目背景:通過與設計指南對比分析汽車可靠度, 并依照NHTSA的標準要求確保撞擊時的安全。在真實情況下的一些參數比如:材料特性,壓力及載荷等等是隨機的。 實際運算中另外一些參數比如焊接質量、材料特性和是否安裝了有缺陷的零件, 都按照變量輸入。
計算車輛撞擊時的安全特征將直接影響到車輛的質量。目前頻繁出現在各種媒體上的汽車消費者偏好都對質量控制措施造成影響,進而對廠商的收益產生影響。另一方面車輛撞擊的安全特征通過少數幾次或者僅一次撞擊實驗來得出,試驗的廠商無法承擔昂貴的試驗成本以及得到的少量試驗結果。因此,通過模型預計車輛安全可靠度能夠節約試驗成本計算可靠度,設計師就可以在成本和撞擊安全中進行權衡。
項目結果: LS-DYNA顯式有限元分析軟件有限元模型和50%混合III型男性假人MADYMO模型與NESSUS軟件結合共同搭建碰撞模型。用于計算汽車前沿受沖擊載荷后隨時間變化的結構響應。
綜合模型能夠自動、靈活的進行不確定性分析,可以對任意LS-DYNA和MADYMO輸入變量的不確定性進行分析仿真。并且可以方便的選擇相關的模型響應,以確定更大范圍的驗收標準值。在NESSUS中,系統可靠性用概率故障樹進行分析計算。本案例的碰撞模型概率故障樹如下:
概率重新設計把可靠度從原來的23% 增加到 86%,NCAP也由原來的4星提高到5星。人員受傷以及車廂損傷的可靠度提高主要可以通過特定的生產公差的調整以及控制供應商材料的質量來實現。NESSUS概率故障樹正確地考慮了相關事件并通過系統級概率敏感性因子為設計安全性汽車提供額外信息。NESSUS框架結合了高效、健壯的概率方法,并為概率設計復雜系統的實際應用提供快速運行的近似性能模型。
系統可靠度分析關鍵是正確評估汽車性能特別是評估重新設計分析的系統級概率敏感性因子。確定的參數,如硬度/強度參數可以提高箱體損失性能度量的可靠度,但對削弱人體受傷的撞擊脈沖不利。系統模型正確地考慮了底事件的公共變量,因此可以正確地確定系統級的重要變量。
通過使用NESSUS軟件,概率力學的應用證明了概率分析結果如何考慮復雜動力,材料非線性以及大應變以及接觸非線性來提高汽車的防撞且對車內人員安全。特別是,通過11個指定設計的更改,車內人員的安全從原來30%增加到90%。