卞信涛_汽车安全气囊ECU共振分析.pdfVIP

Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 汽车安全气囊 ECU 共振分析 卞信涛 东南(福建)汽车工业有限公司研发中心，福建 福州 350119 摘要：安全气囊 ECU的主要功能是用于检测碰撞加速度信号，控制安全气囊的起爆时间。 为保证 ECU安装位置的共振性能，防止由于共振而产生误起爆，在整车开发过程中要求安全 气囊 ECU安装支架必须满足一定的动刚度设计要求。本文利用 HyperMesh软件进行有限元建 模，通过 RADIOSS求解器对某车型 ECU安装支架进行动刚度分析计算，并结合试验结果进行 验证使其达到设计要求。 关键词：安全气囊 ECU，共振，动刚度 1 概述 安全气囊 ECU 作为汽车被动安全系统的重要模块，用于检测碰撞加速度信号，控制安全 气囊的起爆时间，对保护乘员人身安全具有重要作用。但如果安全气囊发生误爆时，安全气 囊不但不能对乘员起到保护作用，还会对乘员造成严重的伤害。为防止安全气囊由于共振而 产生误起爆，ECU 安装支架必须满足一定的动刚度设计要求，而在概念设计阶段通过仿真分 析可有效提高安全气囊 ECU 安装支架的设计的效率及准确性。 2 ECU 支架共振分析原理 安全气囊ECU安装支架的动刚度设计要求通过安装支架上ECU固定点位置的声惯量曲线 来体现，声惯量曲线计算公式如下： 2 2 2 Inertance = (Ax) (Ay) (Az) / F 其中，AX 、AY 、AZ 为安装支架上 ECU 固定位置的三方向加速度响应，F 为激励力。 - 1 - Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 图1 声惯量曲线评价标准 声惯量曲线必须满足图 1 所示的评价标准，其中，斜线区域为良好区，空白区域为可接 受区，方格区域为不可接受区，为满足安装支架的动刚度设计要求，安装支架上 ECU 固定 点位置的声惯量曲线必须落在可接受区和良好区内。 3 ECU 安装支架仿真分析及优化 3.1 某车型 ECU 安装支架前期设计 某车型的 ECU 安装支架位于前地板中部，分析时取 ECU 支架及附近结构为分析对象， 采用 Altair/HyperMesh 软件建立结构有限元模型，选用基本尺寸为 5mm 的壳单元进行网格 划分，约束地板下纵梁的 XYZ 三方向自由度，模拟结构边界。在安装支架上 ECU 固定点 位置施加三方向的动态单位激励力，分析频域为 1-1000Hz，通过RADIOSS 求解器计算，输 出ECU 固定点位置的三方向加速度响应。 - 2 - Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 图2 ECU 安装支架前期设计有限元模型 3.2 ECU安装支架优化分析 由于前期设计的ECU 安装支架结构存在一定的共振风险，故考虑增加以下两种优化方 案，提高 ECU 安装支架的动刚度。 1、在地板上方增加一块 L 形安装板； 2 、在地板下方增加一块弓形加强板。 具体优化方案如图 3 所示。 图3 ECU 安装支架优化方案 对比优化前后的 ECU 固定点位置的声惯量曲线表明：优化后的 ECU 固定点位置的声惯 量曲线较优化前有明显改善，满足 ECU 安装支架的动刚度设计要求。优化前后的 ECU 固定 点位置的声惯量曲线如图 4 所示。 优化前 优化后