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Altair 2013 技术大会论文集 基于RADIOSS 的特殊膝垫设计的对标分析 Applications of RADIOSS Correlation to Knee Bolster 陈正宇 杨卫化 （澳汰尔工程软件（上海）有限公司 上海 200082 ） 摘 要: 基于RADIOSS 对某特殊膝垫设计进行试验与CAE 的对标分析，使得约束系统匹配达到最 优的效果，减少人体的伤害。 关键词：膝垫 蜂窝铝 仿真 对标 Abstract: Using RADIOSS, correlate knee bolster test result to CAE result. This is an important part of the whole restraint system. Using the correlated RADIOSS model to do the optimization on restraint system to reduce dummy injury. Key words: Knee bolster, Honeycomb, CAE analysis, Correlation. 1 概述 在配备安全气囊的现代交通工具中，在高速碰撞的情况下，Knee bolster(膝垫)的作用非常重要， 保持一定程度的膝部受力，能够有效地将人体的冲击力从膝部传走，从而减少人体其他部位的伤害。 Altair RADIOSS 是一款功能强大的有限元求解器。采用RADIOSS 技术，用户可以自由地选择 采用动态、静态或瞬态的方式实现对大应变和大位移等非线性结构、流体、流固耦合问题的仿真求 解。本文应用了RADIOSS Block 格式的显式时间积分求解算法。 2 膝垫设计 从膝垫设计总体思路，以及Honeycomb(蜂窝铝)和膝垫支架设计，滑车试验四个方面分别介绍。 2.1 膝垫设计总体思路 对小型交通工具而言，比如一般轿车，不需要采用Honeycomb，一般采用泡沫，就可以使得膝 盖传递足够的碰撞力。但在大型交通工具中，泡沫是远远不能满足要求的，一般采用Honeycomb， 再合理匹配Honeycomb 和膝垫支架的刚度，以得到最优的膝部力曲线。 如图 1 为某交通工具的Knee bolster 结构，由两部分组成，一部分是前端的Honeycomb，另 一部分是后端的支架。理想的传力模式是先将 Honeycomb 压溃，后端支架再变形，保证膝盖力曲 线平稳，有效控制力的峰值。 -1- Altair 2013 技术大会论文集 图1 某膝垫结构设计 2.2 Honeycomb 设计 为了得到更准确的分析结果，首先单独对Honeycomb 子模型进行对标分析。图2 是Honeycomb 的压缩试验台架。图3 为RADIOSS 蜂窝铝压缩模型。 图2 蜂窝铝压缩试验台架 图3 RADIOSS 蜂窝铝压缩模型 -2- Altair 2013 技术大会论文集 如图4 为蜂窝铝的属性和材料，设置如下： 图4 RADIOSS 蜂窝铝材料和属性设置 将试验得到的蜂窝铝压缩的力-位移曲线与用RADIOSS 仿真得到的力-位移曲线进行对比，如图 5 所示，两条曲线吻合程度很高，取得了较好的对标效果。 图5 蜂窝铝压缩试验与仿真对比 2.3 Knee bolster 支架设计 Knee bolster 的支架设计对膝盖力曲线同样重要，要求其刚度要大于 Honeycomb ，保证 Honeycomb 在它变形之前压溃。如图5，对膝垫支架进行试验测试，仿真，然后进行对标分析。之 后在对标模型基础上，优化得到支架的最佳传力结构。