一种安全气囊的有限元仿真分析方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及安全气囊技术领域，特别涉及一种安全气囊的有限元仿真分析方法及
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【背景技术】
[0002]目前，在市场上销售的安全性能较高的汽车中，在驾驶员侧、乘客侧的正面和侧面都配备了相应的安全气囊。在正常情况下，安全气囊在汽车发生安全事故时会展开，展开后的安全气囊会对驾驶员及乘客起到一定的保护作用。为了制造出安全可靠的安全气囊系统，在安全气囊系统的设计开发过程中，需要对安全气囊实物模型进行试验。目前对安全气囊实物模型的试验是通过计算机仿真手段实现的，在现有的安全气囊的有限元仿真分析中，特别是在安全气囊与整车的匹配过程中，基本上所使用的方法都是控制体积法(CV，Control Volume),该方法计算仿真的结果是,安全气囊内部的压力在不同时刻每一点的压力是不同的，但是在每一个相同时刻，其内部每一点的压力是相同的，该仿真结果基于乘客处于正常坐姿的基础。但是，如果乘客是处于非正常坐姿的，在安全气囊实际的展开过程中，在每一个相同时刻安全气囊中对准充气口部分的压力比充气口周边的压力要大，所以控制体积法对乘客正常坐姿的情况能较好的仿真，而对乘客非正常坐姿的情况不能正确仿真。如果不能正确的仿真出在非正常坐姿时安全气囊真实的展开情况，按照控制体积法的仿真结果设计和制造的安全气囊系统不仅不能对乘客起到保护作用，反而会对乘客带来比较大的伤害。因此，控制体积法计算出的安全气囊在展开过程中内部各点的压力准确性较低，缺乏真实性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种安全气囊的有限元仿真分析方法和装置，能够真实有效的仿真出汽车在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的压力值及与安全气囊在展开过程中接触的非正常坐姿的假人模型各部位的位移及加速度值，从而根据假人模型各部位的位移及加速度值评定出汽车安全气囊对处于非正常坐姿的乘客的伤害，对安全气囊系统的设计和开发提供一定的指导。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种安全气囊的有限元仿真分析方法，包括以下步骤:
[0005]S1、创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型；
[0006]S2、将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触；
[0007]S3、根据所述S2计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
[0008]本发明的实施方式还提供一种安全气囊的有限元仿真分析装置，包括以下单元:
[0009]新建单元，用于创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型；
[0010]设置接触单元，用于将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触；
[0011]仿真计算单元，用于根据所述设置接触单元设置的所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型的接触，仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
[0012]本发明实施方式相对于现有技术而言，首先，创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型；然后，将上述三种模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触；最后，仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的压力值及假人模型各部位的位移及加速度值。该安全气囊的有限元仿真分析方法计算出的安全气囊在展开过程中内部各点的压力值准确性较高，更加的真实，能够对安全气囊系统的设计和开发提供一定的指导。
[0013]另外，在所述S3之后，所述方法还包括以下步骤:根据所述位移及所述加速度值，评定所述安全气囊在展开过程中对所述非正常坐姿的假人模型的伤害值。
[0014]通过S3计算的假人模型各部位的位移及加速度值，可以评定出安全气囊在展开过程中对非正常坐姿的假人模型的伤害值。
[0015]在所述SI之后，所述方法还包括:根据安全气囊设计时的折叠参数及展开参数，测试所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能否正常折叠与展开；当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能正常折叠与展开时，执行步骤S2 ;当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型不能正常折叠与展开时，执行步骤SI。
[0016]测试下新建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型是否能够正常的折叠及展开，保证该新建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型满足仿真分析的需要。
【附图说明】
[0017]图1是本发明第一实施方式的安全气囊的有限元仿真分析方法流程示意图；
[0018]图2是本发明第一实施方式创建的有限元拉格朗日网格模型示意图；
[0019]图3是本发明第一实施方式创建的安全气囊外部的欧拉流体网格模型示意图；
[0020]图4是本发明第一实施方式创建的气体发生器内部的欧拉流体网格模型示意图；
[0021]图5是本发明第一实施方式的安全气囊充气及泄气的示意图；
[0022]图6是本发明第一实施方式安全气囊中处于不同位置的四个点随时间的压力变化曲线图；
[0023]图7是本发明第二实施方式的安全气囊的有限元仿真分析方法流程示意图；
[0024]图8是本发明第三实施方式的安全气囊的有限元仿真分析方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0026]本发明第一实施方式提供一种安全气囊的有限元仿真分析方法，该安全气囊的有限元仿真分析方法基于任意拉格朗日-欧拉计算方法(Arbitrary Lagrangian-EuIerian,ALE),文中为了描述的方便，可以简称该安全气囊的有限元仿真分析方法为ALE法。如图1所示，该ALE法包括以下步骤:
[0027]步骤101、创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型。
[0028]具体的，可以根据安全气囊设计的形状参数以及安全气囊的折叠方法，创建出折叠前的安全气囊有限元拉格朗日网格模型，如图2所示，该安全气囊有限元拉格朗日网格模型采用拉格朗日薄膜单元模拟，材料为纤维材料。
[0029]图3为创建的安全气囊外部的欧拉流体网格模型示意图，其中，301为安全气囊展开的网格模型示意图，302为创建的安全气囊外部的欧拉流体网格模型示意图。在创建安全气囊外部的欧拉流体网格模型时，要保证该安全气囊外部的欧拉流体网格模型的网格区域的大小应该能够包含整个安全气囊的展开区域，同时设置安全气囊的展开区域的压力大小为大气压力。
[0030]图4为创建的气体发生器内部的欧拉流体网格模型的。其中，401为安全气囊展开的网格模型示意图，402为创建的气体发生器内部的欧拉流体网格模型示意图。气体发生器内部的欧拉流体网格模型的建立基于以下理论:气体发生器内部的气体是由气体发生器产生的，该部分的气体是在气体发生器内部的炸药发生爆炸后产生的，当其内部的压力大于安全气囊内部的压力时，气体会从气体发生器内流入安全气囊内，安全气囊开始展开，当其内部的压力小于或等于安全气囊内部的压力时，就会停止向安全气囊内部充气。该ALE法模拟出来的效果是气体发生器出气口的压力比较大，靠近气体发生器的安全气囊由于压力大，此处先展开，然后安全气囊其余部分再展开。而当安全气囊不断展开的时候，安全气囊内部的压力也不断提供，该压力值就会超过大气压力值