基于RADIOSS的DAB气囊建模和对标分析
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汽车安全气囊是一种被动安全保护装置，它对防止司乘人员伤亡，减少伤残有明显效果，其中，气囊在展开后的泄气性能对安全气囊的安全保护作用有很大影响，因此，在设计初期，气囊厂商都需要对所使用织物材料的泄气性以及气囊上的开孔的泄气性能进行实验和仿真验证，目前常用的主要有跌落塔法，线性冲击法，摆锤法，本文针对线性冲击法基于RADIOSS求解器对DAB气囊进行建模和验证。
Altair RADIOSS是一个功能强大的有限元求解器，包含显式和隐式时间积分求解算法，同时支持拉格朗日、欧拉和 ALE 算法。采用 RADIOSS 技术，用户可以自由地选择采用动态、静态或瞬态的方式实现对大应变和大位移等非线性结构、流体、流固耦合问题的仿真求解。本文应用了RADIOSS Block格式的显式时间积分求解算法。
DAB气囊模型的建模过程基于前处理软件HyperMesh 和 HyperCrash, 后处理软件HyperView和HyperGraph, RADIOSS模板为RADIOSS Block 100.
2 有限元模型建立
2.1 CAE建模需求
线性冲击模型需要包括安全气囊有限元模型，气体发生器质量流和温度流曲线，方向盘模型，DAB固定支架，线性冲击块，本文重点介绍RADIOSS求解器的DAB安全气囊建模方法，气囊的几何处理和折叠方法在此不述,方向盘和线性冲击块的有限元模型均使用壳体单元和刚性材料建模。
2.2 模型设置
线性冲击模型根据实验设置建立，触发距离为520mm，冲击块初始速度为6.7m/s，其中,触发距离指冲击块距离方向盘外缘前端的垂直距离，当冲击块从远端移动到该距离时，DAB气囊点爆，气体发生器产生气体充入气袋，气囊随之展开。
2.3.1 气囊定义
RADIOSS中的安全气囊建模采用控制体积法“Monitored Volume”，目前，RADIOSS提供三种气囊建模方式：
第一种：/AIRBAG 经典的均匀压力法建模；
第二种：/COMMU 具有交互作用的多腔室均匀压力法；
第三种：/FVMBAG 非均匀压力的有限体积法；
本文采用了第一种的均匀压力法，该方法通过在控制体积中定义一个封闭的，法线方向指向外的3节点或4节点的壳单元组件来定义安全气囊，该气囊体积由其单元围成，且不需要建立气体发生器，而是通过质量流量和温度两个与时间相关的函数参数来描述从气体发生器释放出来的气体，从而计算出流入安全气囊的气体总量，均匀压力法基于两个假设：
a， 气囊中的气体是理想气体;
b， 在气囊中的温度和压力是一致的。
均匀压力法对应的数学模型见图1，公式为：
图1:均匀压力法数学模型
RADIOSS中均压法定义气囊的关键字为/MONVOL/AIRBAG,主要包括初始化环境空气和定义气体发生器的质量流和温度流曲线以及比热比系数CPA，CPB，CPC内容，在HyperMesh中定义如图1所示：
图1 安全气囊定义
安全气囊泄气包括织物泄气和气孔泄气，在/MONVOL/AIRBAG关键字中定义，通过指定泄气孔的压力和时间曲线，气孔面积和时间曲线的方式来定义泄气性能，本文通过两种方式定义泄气性，织物泄气通过输入有效的泄气总面积和泄气开始时间来定义，气孔则指定气孔对应的part，在HyperMesh中定义如图2所示
图2 泄气孔及参数定义
Iport,IportP，IporA用于控制泄气性与时间，气囊内压力，气囊展开的面积的关系。
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