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侧面碰撞工况下的车门锁动态开启模拟
2018-06-11 17:35:25· 来源：上汽安全与CAE技术
车门在车辆使用过程中起到了保证乘员舒适性及安全性的作用。但如果使用过程中或者碰撞事故中发生车门开启，则乘员会有从车内甩出的危险。这也是各国法规及NCAP体系中都明确要求车辆在碰撞过程中不得有车门开启的原因。
车门在车辆使用过程中起到了保证乘员舒适性及安全性的作用。但如果使用过程中或者碰撞事故中发生车门开启，则乘员会有从车内甩出的危险。这也是各国法规及NCAP体系中都明确要求车辆在碰撞过程中不得有车门开启的原因。
01CAE方法
侧碰中的车门开启风险可以在物理试验中验证。但对于整车开发来说，这个时间显得太晚。一旦问题发生，可能会造成较大的成本变动。CAE分析为工程开发人员提供了高效便捷的技术手段，可以在早期的虚拟仿真中发现并解决这个问题。相应的，车门把手机构的精细化建模成为准确模拟门把手运动规律并评估车门开启风险的必要条件。
02门把手构造及工作原理
常见的门把手一般由拉手、基座、曲轴、平衡块、扭转弹簧以及拉杆构成。其中拉杆与车门锁机构连接。
车门开启时，拉手外拉带动曲轴转动，通过拉杆将拉手拉出量传递到门锁机构，实现开锁动作。因此通过监控动态碰撞中的拉手拉出量或者拉杆位移量即可判断车门锁是否开启。
03重要参数定义
1.门锁开启临界对应的拉手拉出量或拉杆下移量是判断车门锁开启与否的关键参数，需确保准确。
2.曲轴/平衡块：一般地，平衡块是一块具有一定重量的金属块，连接在曲轴上。它的作用是利用其惯性作用抵消外来冲击可能造成的车门开启。CAE模型中，需准确定义曲轴/平衡块的重量、惯量等相关信息，以准确模拟曲轴在高速碰撞中的运动情况。
3.拉手：与平衡块类似，碰撞过程中，同样要考虑拉手的惯性作用，因此需要准确输入其重量、惯量等信息。
4.扭转弹簧：扭转弹簧的刚度特性会影响车门开启力。在CAE模型中，通过弹簧单元并给定真实的刚度曲线进行模拟。需要注意的是，扭转弹簧的初始状态为预压状态，在定义刚度曲线时要简单处理。
5.连接关系：准确的接触及运动关系描述才能保证模型精度。拉手、基座及曲轴之间采用面-面接触形式描述其相互作用；曲轴与基座通过柱铰+旋转弹簧模拟；曲轴与连杆、连杆与门锁之间连接通过可自由旋转的柱铰模拟。
基于以上，可以模拟车门把手在动态冲击作用下的运动情况。运动规律的准确性可以通过子系统试验验证：将车门把手机构通过工装支架固定在滑台上，给滑台输入一个加速度波形，考察拉手的运动情况及拉出量。
在此基础上，将车门把手精细模型集成至整车系统，监控整车碰撞工况下车门拉手拉出量变化，为车门是否开启提供判断依据。进而在早期阶段迭代优化，消除碰撞中的车门开启风险。
上汽安全开发团队关注与乘员安全相关的每个细节。
01CAE方法
侧碰中的车门开启风险可以在物理试验中验证。但对于整车开发来说，这个时间显得太晚。一旦问题发生，可能会造成较大的成本变动。CAE分析为工程开发人员提供了高效便捷的技术手段，可以在早期的虚拟仿真中发现并解决这个问题。相应的，车门把手机构的精细化建模成为准确模拟门把手运动规律并评估车门开启风险的必要条件。
02门把手构造及工作原理
常见的门把手一般由拉手、基座、曲轴、平衡块、扭转弹簧以及拉杆构成。其中拉杆与车门锁机构连接。
车门开启时，拉手外拉带动曲轴转动，通过拉杆将拉手拉出量传递到门锁机构，实现开锁动作。因此通过监控动态碰撞中的拉手拉出量或者拉杆位移量即可判断车门锁是否开启。
03重要参数定义
1.门锁开启临界对应的拉手拉出量或拉杆下移量是判断车门锁开启与否的关键参数，需确保准确。
2.曲轴/平衡块：一般地，平衡块是一块具有一定重量的金属块，连接在曲轴上。它的作用是利用其惯性作用抵消外来冲击可能造成的车门开启。CAE模型中，需准确定义曲轴/平衡块的重量、惯量等相关信息，以准确模拟曲轴在高速碰撞中的运动情况。
3.拉手：与平衡块类似，碰撞过程中，同样要考虑拉手的惯性作用，因此需要准确输入其重量、惯量等信息。
4.扭转弹簧：扭转弹簧的刚度特性会影响车门开启力。在CAE模型中，通过弹簧单元并给定真实的刚度曲线进行模拟。需要注意的是，扭转弹簧的初始状态为预压状态，在定义刚度曲线时要简单处理。
5.连接关系：准确的接触及运动关系描述才能保证模型精度。拉手、基座及曲轴之间采用面-面接触形式描述其相互作用；曲轴与基座通过柱铰+旋转弹簧模拟；曲轴与连杆、连杆与门锁之间连接通过可自由旋转的柱铰模拟。
基于以上，可以模拟车门把手在动态冲击作用下的运动情况。运动规律的准确性可以通过子系统试验验证：将车门把手机构通过工装支架固定在滑台上，给滑台输入一个加速度波形，考察拉手的运动情况及拉出量。
在此基础上，将车门把手精细模型集成至整车系统，监控整车碰撞工况下车门拉手拉出量变化，为车门是否开启提供判断依据。进而在早期阶段迭代优化，消除碰撞中的车门开启风险。
上汽安全开发团队关注与乘员安全相关的每个细节。
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