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簡易車両モデルの剛体バリヤ衝突解析

LS-DYNAでは陽解法によりエネルギー収束計算を行うことなく非線形動解析を計算することができます。この手法は短時間で生じる大変形現象に適しており、自動車の衝突解析や製品の落下解析による強度設計の検討や試作品および強度試験の代替に利用され、開発コストの削減に貢献しています。

自動車の車体構造は効率的に変形して運動エネルギーを吸収する部位と、変形抵抗が高い高強度なキャビン(乗員空間)から構成されています。この車体構造により、自動車が前面衝突した際にも、車両前面部のフレーム構造が運動エネルギーを吸収することによりキャビンへのダメージが軽減され、乗員は保護されます。このような高い衝突安全性能を持つ車体構造を効率的に設計するためにLS-DYNAによる自動車衝突解析が活用されています。

本資料では、フレームとバンパーを有する簡易車両モデルを剛体バリヤにオフセット衝突させる解析を通して、衝突解析での重要なポイントを説明します。さらに、車両の減速度の測定方法やエネルギーバランスについて説明します。

簡易車両モデルの剛体バリヤ衝突解析

変形形状

変形形状 図1. 変形形状(50msec)

左フロントサイドメンバ変形形状 図2. 左フロントサイドメンバ変形形状(50msec)

減速度波形

左フロントサイドメンバでは局所的に変形するために大きな振動が発生します。これにより、320Gを超える減速度が発生します。

左フロントサイドメンバインナX方向減速度波形 図3. 左フロントサイドメンバインナX方向減速度波形
(SAEフィルタC180処理)

一方、キャビンには局所的な変形が発生しないため最大減速度は約27G程度になります。この減速度が乗員挙動や傷害値に大きく影響します。

キャビンX方向減速度波形 図4. キャビンX方向減速度波形

エネルギーバランス

車両初速度による運動エネルギーが、車両変形による内部ひずみエネルギーに変換されていることが確認できます。

エネルギーバランス波形 図5. エネルギーバランス波形

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