【FastCAE-OpenRadioss案例分享】防撞梁碰撞仿真

汽车碰撞仿真是现代汽车工业研发中不可或缺的关键环节。它通过在虚拟环境中模拟碰撞过程，能够显著优化安全设计、降低研发成本并缩短开发周期。工程师可在实车测试前预判风险并改进设计，从而有效提升车辆的安全性能。

FastCAE团队基于FastCAE生态版底座，集成了开源显式动力学求解器OpenRadioss，开发出完整的动力学分析软件------FastCAE-OpenRadioss。该软件可用于对防撞梁等部件进行碰撞仿真，模拟其以特定初速度撞击刚性壁障过程中的非线性力学行为，准确还原结构在碰撞中的动力学响应，为汽车被动安全开发提供有力支持。为推动国产软件发展，本软件已开源。

以下将结合防撞梁碰撞案例，详细介绍该软件的操作流程

一、操作流程

1导入几何模型

点击菜单栏>【File】>【Import Geometry】，导入防撞梁几何文件，如下图1所示。软件目前支持*brep，*stp，*step，*igs和*iges等几何文件格式导入。

图1 导入几何模型

导入后，软件提供对几何模型进行颜色编辑的功能，便于用户区分不同部件，如下图2所示。

图2 几何模型颜色编辑

2网格划分

点击菜单栏>【Mesh】，然后设置参数，完成网格划分，具体操作如下图3所示。软件支持生成三角形、四边形、四面体和六面体网格。此外，也支持直接导入 bdf格式的外部网格文件，以满足不同用户的建模需求。

图3 网格划分

3材料设置

点击菜单栏>【Property】>【Material】，弹出材料类型选择窗口，具体操作如下图4所示，或者通过属性树创建。本例中设置了DP600和DP1000两种材料，均采用Johnson-Cook模型的各向同性弹塑性材料。

图4 设置材料类型

请注意：软件当前版本未提供单位设置功能。尽管生成的rad文件包含单位关键字，但输入单位与工作单位默认一致，求解器不会自动进行单位换算。因此，用户在建模时需自行统一所有物理量的单位。

两种材料的关键参数对比如下：

DP600：屈服应力为300 MPa，塑性硬化参数为300 MPa，塑性硬化指数为0.3。

DP1000：屈服应力为500 MPa，塑性硬化参数为500 MPa，塑性硬化指数为0.5。

两种材料共有的参数为：密度 7.85e-9 t/mm³，弹性模量 210 GPa，泊松比 0.3。具体见下图5所示。

图5 DP600和DP1000材料参数设置

创建好的材料会显示在Property树上，可右键进行重命名、编辑或删除。在Assembly树中选中部件后，可为它指定材料，如下图6所示。

软件还提供了高效的批量赋材功能：左键框选多个部件，右键选择【Set Material】，然后选择相应材料即可，具体操作见下图7所示。

图6 材料赋予

图7 批量赋予材料

4属性设置

点击菜单栏>【Property】>【Property】，弹出属性类型选择窗口，具体操作如下图8所示，或者通过属性树创建。本例为两种材料分别创建了壳属性，主要区别在于厚度（DP600为1.8 mm，DP1000为2.2 mm），其余参数如积分点数（5）和剪切因子（0.833333）均相同，具体见下图9所示。