Metod för att säkerställa robust beteende vid
krockberäkningar
Dennna rapport är resultatet av examensarbetet ?Metod för att säkerställa robust beteende vid krockberäkningar? som är utfört vid SSAB HardTech och Luleå tekniska universitet. Syftet var att utvärdera befintliga samt nya numeriska (LS-DYNA) metoder för att säkerställa att produkterna, i första hand stötfångarsystem, har ett robust deformationsbeteende. I första hand undersöktes en monoblockstötfångare, men senare undersöktes även en stötfångare med tredelade krockboxar. Problemet med monoblockstötfångaren var att den deformerade nedåt (z-led) i krocktest men inte i simulering. För att få liknande deformationsbeteende i simulering som i krocktest, undersöktes friktion, styvheten i kontaktytan, viskösdämpning, viskösfriktion, elementstorlek på barriären, elementtyp, antal integrationspunkter genom tjockleken, en vinklad barriärs inverkan på deformationen, variation av last, barriärens rörelse, vagnrörelsen i z-led, vagnrörelsen implementerad på massnoden, fjäderelement istället för låsning i z-led och implementera en bilmodell. Vid undersökning av dessa aspekter visade det sig att friktionskoefficienterna och infästningen via stelkroppselement var det som behövde ändras för att monoblockstötfångaren skulle deformera som i krocktest. Därför modifierades friktionskoefficienterna och en bilmodell implementerades med styvare fjädrar än tidigare samt justerad infästningspunkt för stötfångaren. Detta gav en simulering där stötfångaren tillåts förflyttas uppåt i en båge som den gör i krocktest. För att få deformationen nedåt vid rätt intryckning modifierades friktionskoefficienterna. Problemet med stötfångaren med tredelade krockboxar var att den deformerade uppåt i två steg, men visade ett robust deformationsbeteende under simulering. Detta löstes på liknande sätt genom att implementera en bilmodell och modifiera friktionskoefficienterna. Detta resulterade i en simulering där stötfångaren deformerades uppåt det första steget, men inte det andra steget. Det gjordes ett friktionstest vid LTU för att ta reda på hur stora friktionskoefficienterna är samt om dessa koefficienter var beroende av kontakttryck och glidhastighet. Friktionstestet utfördes genom att trycka ihop två kontaktytor och sedan dra upp en dragplåt mellan dessa. De två kontaktytorna representerade barriären och dragplåten representerade stötfångaren. Friktionstestet utfördes med olika kombinationer av lackering samt även vid olika hastighet och tryck. Resultatet av testet var att den dynamiskafriktionen (FD) är tryck- och hastighetsberoende. Dessutom låg FD på högre nivåer än vad som gav rätt deformation av monoblock. Den uppmätta FD stämde bättre överrens med den FD som användes vid simuleringen av stötfångaren med tredelade krockboxar. En möjlig förklaring är att friktionsmodellen som används i LS-DYNA är otillräcklig för att representera förhållandet under en krock. Detta pga. att den inte är tryck och hastighetsberoende eller att friktionstestet inte kunde efterlikna förhållandet under krock med monoblockstötfångaren pga. för låg hastighet. Troligen är det en kombination av dessa två. De friktionsvärden som fungerar för monoblockstötfångaren är ingen universal lösning som kommer fungerar under alla förhållanden, med olika stötfångare, barriärer och vagnrörelser. Utan ska mest ses som en studie i vad som ger rätt deformation av monoblock samt en inblick hur stor inverkan friktionen har på deformationen. SSAB HardTech valde att implementera övergångstalet 0,002, men behålla ursprungliga friktionsvärden FS 0,2 och FD 0,15.