据统计在汽车碰撞事故类型中正面碰撞发生的概率最高,其中正面碰撞重叠率为30%~40%时乘员的伤亡率是最高的。因此C-NCAP设置40%偏置碰撞工况考察车体的结构耐撞性。由于试验法研究40%偏置碰撞费用昂贵、得到信息有限、开发周期过长等缺陷,这让有限元仿真法用以设计新车型的碰撞安全性能在各大汽车厂商之中得到广泛的运用。目前40%偏置碰撞有限元仿真结果与40%偏置碰撞试验结果校表过程中存在偏差,主要体现在有限元仿真的整车加速度曲线与实验的加速度曲线仍有一定差距;以及40%偏置碰撞试验中常见的连接失效问题在有限元仿真中不能很好地模拟等。有限元仿真精度会受到各种不同因素的影响,如何提高碰撞模型的仿真精度一直是碰撞仿真研究的一个热点。因此本文从影响汽车碰撞有限元仿真精度的因素出发,研究了关键仿真参数、材料力学特性、连接方式建模方法对有限元仿真结果精度的影响,最后利用正交试验设计找出各影响因素的最佳组合,提高了40%偏置碰撞有限元仿真的精度。主要工作内容总结如下:(1)利用有限元前处理软件搭建了某乘用车40%偏置碰撞有限元基础模型,并与试验碰撞时序和左侧B柱加速度进行对比,利用相关评级(CORA)这一指标评价仿真结果的精度,CORA越大则仿真精度越高,计算得到整车40%偏置碰撞有限元基础模型左侧B柱加速度的CORA为72.77%。(2)研究关键仿真参数设置对40%偏置碰撞有限元仿真精度的影响。首先通过简单的薄壁梁落锤试验研究了几何精度和积分点设置对仿真结果的影响,并在整车40%偏置碰撞基础模型上对比不同网格尺寸、积分点设置、摩擦系数对整车碰撞仿真精度的影响。研究表明:详细划分圆角、合适的网格尺寸和积分点设置、较小的摩擦系数对提高左侧B柱加速度CORA起到一定作用。(3)研究材料力学性能对40%偏置碰撞有限元仿真精度的影响。通过材料的单向拉伸试验获取汽车前纵梁金属材料的基本力学参数,如弹性模量、泊松比等。在此基础上研究了金属材料在仿真中设置的不同应变率参数对碰撞仿真精度的影响。结果表明不同材料应变率参数对左侧B柱加速度CORA有很大的影响,在碰撞模型中必须准确设置材料应变率参数。(4)研究连接建模方法对40%偏置碰撞有限元仿真精度的影响。通过分析不同焊点建模方法,发现焊点模型采用Hex单元的整车碰撞模型普遍比焊点模型采用Beam单元的左侧B柱加速度CORA高,不同Hex单元中Hex8的整车碰撞模型左侧B柱加速度CORA最高;随后建立了一种可以预测螺栓失效和拉脱的螺栓模型并在整车碰撞有限元模型中运用,与试验有较好的一致性;最后采用Beam单元接触法模拟焊缝连接,利用参数反求方法求出Beam单元的直径和屈服强度,在整车碰撞有限元模型中对比Rigid与Beam模拟焊缝的优劣,仿真结果表明在副车架上采用Beam单元接触法模拟焊缝的建模方法可以提高左侧B柱加速度的CORA。(5)通过单因素方差分析筛选出对左侧B柱加速度CORA影响较大的参数,然后设计了正交实验综合考虑关键仿真参数设置、材料、连接建模方法对整车40%偏置碰撞仿真的影响,找出了最优组合,优化后的碰撞模型精度明显提高,为下一步整车提升耐撞性能奠定基础。