RADIOSS整车碰撞模型转换方法的研究与应用
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对于具体的材料参数的设定，以LS-DYNA中最常用的24号材料为例[3]，RADIOSS中材料基本参数的设定和LS-DYNA相同。他们都包括①单一应力应变曲线+应变率效应参数；②针对不同的应变速率下定义应力应变曲线；③给出不同应变率下的参数，通过公式定义材料的应变率效应。在本文的模型转换中，选用了在不同应变速率下定义多个应力应变曲线的方法。材料的失效方式，RADIOSS格式模型不是体现在材料属性卡片当中，而是采用/FAIL/…的格式根据不同要求对材料单独设置不同的失效方式，如最大的塑性应变失效、最大拉伸应变失效等。由于不同求解器均有其各自的理论和算法，所以从LS-DYNA到RADIOSS一对一的转换，不一定能够得出最佳的结果。我们应该根据不同软件的特点，尽量选用其最佳参数。
整车模型中常的转动副、阻尼、弹簧、球铰，以及焊点、包边、粘胶等特征，在LS-DYNA和RADIOSS中均用一维单元来模拟，其区别在于LS-DYNA格式的模型将分别对一维单元赋予单元属性卡片和材料属性卡片，而RADIOSS格式的模型中，一维单元的所有属性均通过一张卡片来实现，其中还包含所有可能的失效方式，不需要再单独赋予其材料特性。
1.3 焊点和刚体连接
在LS-DYNA中，焊点的定义是通过beam一维单元及其两个节点与相关零部件之间的tie接触来实现的。在RADIOSS中，焊点的定义是通过spring beam一维单元，同时对于每组spring beam单元的上下节点分别与对应的零部件生成一个type2接触来实现的。
刚体的表示方法，本模型中，刚体的属性体现在RBODY中，如发动机、变速器刚体的属性，如质心、转动惯量等，其材料选用普通的弹性体材料，目的在于体现带网格的刚体与周围零部件发生接触时的有效接触刚度。对于螺栓形式的刚性体连接，LS-DYNA和RADIOSS均可以对相应零部件采用rigid body来实现。对于刚性体与刚性体之间的连接，如子模型之间的连接，在LS-DYNA中，各子总成之间的连接均通过刚性片以及*CONSTRAINED_RIGID_BODIES控制卡片将两个刚体连接在一起。而在RADIOSS中，则采用一个RBODY，所选择的节点通过group by part的形式将两个片体的所有node组合在一起，从而实现将两个刚性片连接在一起，而这两个片体均设置为弹性体材料，如表2所示。
表2 刚体连接示意图（LS-DYNA与RADIOSS比较）
1.4边界条件的加载
整车模型边界条件的加载包含了初整车基本模型之外的所有内容，有壁障的加载及相关设置，有整车自接触以及与壁障/地面之间的接触设置，有整车模型需要重点研究的截面力、加速度、应力、应变以及零部件能量变化等信息要求的设置和输出。这些信息不同的软件其理论都是一致的，但每种软件均有其独自的设置方式，且相关的控制参数均具有其软件包含的独自的特性。关于接触的设置， LS-DYNA和RADIOSS常用的接触类型及其对应关系如表格3所示。
表3 LS-DYNA和RADIOSS常用的接触对照表
模型转换时，HyperCrash会自动生成一个求解计算的engine控制文件，根据不同的要求对求解计算控制参数进行详细设定，主要包括计算时间、计算步长控制、输出信息的类别设定等。LS-DYNA与RADIOSS的不同之处在于，前者可以单独给予各项时间历程数据信息不同的输出方式和输出时间间隔，而后者对所有的时间历程数据信息信息只能采用相同的输出方式和输出时间间隔。还有，RADIOSS可以通过不同的engine文件，对模型进行各个时间段的独立求解。
2 整车RADIOSS模型设置
在此以常用工况50FFB、64ODB、50MDB为例，结合相应的试验数据，经过校核有限元模型中零部件的几何形状、材料和厚度，调整台车与整车的相对位置，利用RADIOSS有限元软件进行计算，得到了对标分析结果。
2.1 整车模型信息
整车碰撞模型，主要包括白车身、座椅、底盘、转向、动力总成等结构。针对不同的碰撞规则，又带有可移动壁障、固定壁障以及刚形体台车等。整车有限元模型，节点总数为1289275，单元总数为1332879，其中壳单元总数为1280025，实体单元总数为40606，一维单元总数为12248，二维单元的平均尺寸为8mm，如图2所示。
图2 整车有限元模型
RADIOSS格式的偏置碰固定壁障为solid壁障，总质量为26.1kg，节点总数为49180，单元总数为48311，其中壳单元总数为9310，实体单元总数为39000，并包括一个刚体单元[4]，如图3所示。
RADIOSS格式的侧碰可移动变形壁障总质量为950kg，其中分为前面碰撞块24kg，台车926kg。模型的基本信息中，节点总数为8629，壳单元总数为348，实体单元总数为6300[5]，如图4所示。
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