Autoliv採用Dytran? 對新型側簾式氣囊進行模擬

作者：MSC軟體學習

客戶：

Autoliv, Inc., Sweden

軟體：

Dytran

概要：

Autoliv 是全球最大的汽車安全設備製造商，公司採用 Dytran 開發側簾式氣囊系統，對充氣期間的動態事件進行模擬，例如氣體流量和外殼等剛度的影響。Dytran 為 Autoliv 提供了研究 OOP（錯位）場景的有效工具，使工程師能夠識別並量化眾多設計變數的影響。與傳統的樣機建造及試驗方法相比，該軟體在縮短時間、減少整體開發工作方面實現了實際價值。

在汽車碰撞期間，側簾式氣囊表現出有助於降低彈出及重傷可能性的能力。虛擬產品開發工具（VPD）可幫助工程師研發這些新型氣囊，使工程師能夠更加全面地分析氣囊機理和動態充氣展開 。Autoliv 是全球最大的汽車安全設備製造商，公司採用 MSC.Dytran 研發側簾式氣囊系統，對充氣展開期間的動態事件進行模擬，例如氣體流量和外殼等剛度的影響。

Autoliv 產品分析師 Jesse Crookston 表示：「我經常使用Dytran 對流體流動——氣囊的動態膨脹——及其與氣囊展開之間的相互耦合進行建模。該軟體可以幫助我了解更多關於實物機理的信息並對零部件進行優化。例如，如果該模型某些區域顯示出了高應力，這關聯到一個實驗中，我們就可以在模型中進行測試的許多變化，從而實現設計優化。」

根據美國公路安全保險協會（IIHS）的數據，近 60％ 的側面碰撞死亡是由頭部重傷造成的。Autoliv 開發了可膨脹簾式（IC）氣囊並獲得專利，在出現側面碰撞時，該氣囊從車門上方朝下展開，可保護前后座乘客的頭部。

在眾多的氣囊設計問題中，必須要考慮的一個問題是迅速展開。通常，與汽車或者固定物體的正面碰撞在極短的 100 毫秒內結束；在側面碰撞中，碰撞過程有可能短至 50 毫秒。如果要氣囊發揮作用，就必須在極短的時間內膨脹才能提供有效的約束。氣囊膨脹的傳統方法通常是一種火工裝置，它非常類似於固體燃料火箭推進器中的點火固體推進劑。化學反應會產生氣體，使墊子快速膨脹，在短短的 20 毫秒內從包殼中展開並充滿，從而保護司機和乘客。Autoliv開發的可膨脹簾式氣囊可將墊子展開至緊挨車輛側面的司機和乘客的頭部處。該系統由四個主要零部件組成，包括感測器、吹脹器、金屬或塑料罩以及墊子。墊子存放在車門上方軌道內的內襯後面。

氣囊單元用尼龍 66 紗在織布機上直接編織，採用了一體式編織技術，以消除縫合。然後由硅酮樹脂塗層機對編織袋進行加工，降低材料的多孔性，使袋子能夠在數秒鐘內保持膨脹，這在傾翻事故中起著至關重要的作用。

Crookston表示：「我們的工作重點在於針對此類動態事件打造堅固耐用的產品。我們通常會使用 MSC.Dytran 預測氣囊中的氣流以及零部件的動態衝擊結構剛度，例如包殼和支架。MSC.Dytran 還能運用計算流體動力學 FD 代碼對其所有分隔空間進行側簾式氣囊展開模擬。」

對氣囊展開進行模擬是一個複雜而工作強度大的過程，其中包括為材料與摺疊、流體流動分析以及包殼上的動態應力建立網格。在生成網格的同時，採用了第三方演算法來進行摺疊。

Crookston 解釋說：「通常需要多次迭代操作才能對摺疊進行充分優化。如果使用了正確的工具，就可以減少迭代的次數。」

感測器觸發了火工裝置之後，吹脹器將氣體泵送到氣囊中。了解從吹脹器到墊子以及墊子內部的流體流動對於了解氣囊行為至關重要。因此，必須正確地描述並復現所有的特徵。由於在實驗期間無法確定氣囊內的流體流動，因此這裡是 VPD 工具大顯身手之處。Crookston 表示：「MSC.Dytran 是一款能讓我對設計改型及其最終影響進行研究的工具。例如，沿接縫或者沿折迭線的織物應力，鋼或塑料罩的變形，或者與摺疊、氣流區改變相關的假人受傷值都是潛在的問題。」

在針對乘坐性能開發氣囊時，必須對就位和錯位（OOP）試驗進行評估。MSC.Dytran 是首選的 OOP 解決方案。Crookston解釋說：

「MSC.Dytran 提供了一種研究 OOP 場景的有效工具。你必須能夠識別並量化眾多設計變數的影響。

通過使用 MSC.Dytran，我們能夠準確找到關鍵的有效變數，並將其分離出來進行優化。否則就會毫無頭緒。與傳統的樣機建造及試驗相比，該軟體在縮短時間、減少整體開發工作方面實現了實際價值。」

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