曹 奇 成艾国 周 泽 吴 飞

湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙，410082

0 引言

《汽车座椅安全带安装固定点》是汽车被动安全中要求必须通过的重要法规。本法规试验是一种破坏性试验，即一台白车身仅能进行一次试验。重复的实车试验必然造成大量的物资和时间浪费，因此在实际中多采用CAE仿真的方法来模拟这一试验过程。目前国内类似的准静态仿真主要基于隐式［1］和显式［2－6］两种有限元方法，但是隐式方法存在较大收敛性问题，需要花费大量时间进行前处理，而显式分析模型计算精度通常低于隐式分析模型的计算精度。许多设计机构采用的仿真模型精度和稳定性有限，不能很准确、可靠地预测试验结果，导致在节省成本和缩短时间上效果有限，从而缺乏说服力。本文通过考察常用的两种仿真方法的优劣，选用较为合理的显式有限元方法，并根据多次仿真和试验对比，对传统仿真模型中的关键参数进行逐步修正，最终得到与试验高度吻合的结果。经多次重复试验验证表明，本文得出的结论能够可靠地提高仿真精度，切实减少人力、物力和时间浪费。

1 显式分析与隐式分析理论

对于一般的物理模型，总是可以建立下面的运动方程：

式中，K为刚度矩阵；C为阻尼矩阵；M为质量矩阵；D为节点位移；F为载荷。

任何一个物理过程，在仿真软件中总是被抽象为上述运动方程。在求解这一物理模型的过程中，显式分析和隐式分析都率先计算模型节点加速度，然后通过节点加速度积分依次求得节点速度和位移，两者区别在于求解加速度的方法上。……