Metod för att säkerställa robust beteende vid <br /> krockberäkningar

Sammanfattning

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.