在Altair HyperWorks™ 2019.1.1版本中，前 / 後處理軟體 Altair HyperMesh™ / Altair HyperView™ / Altair HyperGraph™ 針對被動安全模擬建模，整合了很多強大易用的功能，這有助於碰撞安全分析工程師方便快捷實現碰撞安全模擬流程。
本文介紹的被動安全建模方法，對Altair Radioss™及其他求解器同樣適用。
圖1 被動安全模型搭建示圖
如果大家想跟著視頻進行詳細操作，可以在文末點選連結下載文章內所有高清完整影片。
1. 機構調節-Mechanism tool
利用統一前處理軟體Altair HyperMesh™操作流程，對於座椅模型進行調姿，可實現一次調姿，重複利用。
這有助於工程師對座椅模型進行標準化前處理，極大的減少操作步驟並降低操作錯誤。
Mechanism tool不僅僅針對於汽車座椅，也可適用於任何機構裝置。
圖2 HyperMesh中關於被動安全功能的按鍵
在碰撞安全分析建模過程中，不可避免地需要根據碰撞法規要求對座椅進行姿態調整，比如C-NCAP中對座椅的靠背角度和位置要求。
有時，也需要研究不同座椅位置和姿態情況下的假人傷害值。通過Mechanism tool可快速地實現座椅連結的建立，甚至可以一鍵自動完成。
圖3 Mechanism tool的手動創建流程圖
(點擊圖片可查看高清大圖)
HyperMesh可以手動創建座椅之前的不同連結關係：如轉動、滑動等。最終根據設定好的連結關係，調整座椅模型，操作方法與假人調姿完全相同。
當座椅模型中的模擬模型連結關係已經建立完成後，可通過自動創建功能一鍵生成Mechanism連結關係。
2. 假人姿態調節
Dummy position
被動安全的模擬分析中，模擬精度也會受到模擬假人模型姿態誤差影響。
假人的H點的位置是否一致？模擬假人的姿態是否符合法規要求，是否與物理假人模型一致？假人在調姿完成後是否存在網格穿透交叉穿透？
以上一系列問題都需要進行排查。
如此繁瑣複雜的工作，用戶都可以通過HyperMesh中的Dummy position輕鬆實現。
3. 假人姿態預模擬調節
Dummy deformer pre-simulation
假人基於網格的姿態調整可以通過HyperMesh Dummy功能來實現。
當假人調姿後，需要通過HyperMesh Penetration工具檢查網格交叉穿透進行初步檢查。
當存在問題時，需要通過Pre-simulation模擬預計算的方法，調用Radioss求解器進行模擬計算調姿，以保證假人的最終姿態不存在網格交叉穿透問題。
模擬計算完成後，可通過更新假人節點的方式完成調姿。
圖4 假人預計算的設置參考
設置注意項：
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Expert file：
預計算模型匯出保存的參考路徑
-
Simulation time：
250-400ms的推薦計算時間
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Time step：
請輸入假人的最小時間步長（可根據實際假人最小允許時間步長進行調整）
在HyperMesh中的整個假人調姿過程流暢，無需借助其他軟體。極大地避免不同前處理軟體間的導入和匯出過程帶來的格式相容問題，減少錯誤出現的幾率。
假人預模擬（pre-simulation）計算完成後，會生成 .H3D 結果檔（針對于Radioss求解器）。可通過導入H3D結果檔直接更新假人的姿態，讓假人模型達到由最初的原始狀態更改到用於碰撞計算的最終的姿態。
注意：只有擁有相同的節點資訊的假人模型，才能完成姿態的更新。
4.座椅泡棉壓縮
seat deformer (pre-simulation)
假人姿態的調整和確認工作，需要參考碰撞法規要求。座椅模型的泡棉需要貼合假人的幾何形狀。
更重要的是，座椅泡棉初始預應力，也是影響模擬精度的一個重要因素。
通常在鞭打實驗中，泡棉初始預應力的影響最為明顯。如果不考慮泡棉預應力，在假人頭頸部的輸出結果，從零時刻開始，就會有頭盆向的加速度、力和位移，影響假人NIC頸部損傷值的計算精度。該工具同時支援有/無初始預應力的座椅泡棉壓縮。
圖5 通過泡棉壓縮消除假人和泡棉的交叉
HyperMesh 中 Pre-simulation（seat-deform）功能是針對座椅泡棉預模擬壓縮，無需複雜設置，即可提交求解器進行計算。計算完成後，同樣使用H3D檔更新節點資訊，方法與假人調姿預模擬相同。
圖6 座椅泡棉壓縮預計算流程
在設定座椅泡棉壓縮的流程前，需要需進行以下工作：
-
進行座椅泡棉壓縮的計算和設置前，使用者需要先確認假人與座椅接觸的身體部位；
-
選擇完整的座椅模型，並確認和假人身體基礎的部件；
-
確定座椅上的安裝固定點。
圖7 Pre-simulation（seat deform）工具列的設置參考
模型選擇的設定功能，同時，也需要明確其它的設置。如：預計算模型匯出後的保存路徑；Time Step模擬計算的時長；Friction：假人和座椅間的摩擦係數等。
圖8 Pre-simulation的工具列的相關功能闡述
座椅泡棉壓縮的更新方法：
5.安全創建-Full seat belt
HyperMesh提供方便快捷的安全帶建立功能，適用於1D，1D/2D混合，全2D安全帶創建，並可自動為創建相應的材料本構、單元屬性，以及與假人之間的接觸關係。
複雜的兒童座椅安全帶綁定，也可以輕鬆搞定，可從HyperMesh –> Tool à Seat belt 找到相應功能。
在HyperMesh中包含了一個建立整套安全帶的建模工具，可以自動創建1D模型中安全帶系統，包含：卷收器、限力器、點爆器等。
不僅如此，以上座椅調姿、假人調姿、安全帶創建工具可實現聯動。也就是說，當需要調整座椅位置時，假人和安全帶可跟隨座椅位置自動更新假人姿態以及安全帶網格。
總結
工程師通過使用通用前處理軟體Altair HyperMesh進行被動安全模型的建立，能高效地完成工作，並且能極大地縮短建模時間，還可以明顯降低不同軟體導入匯出引起的錯誤幾率，從而提高工作效率。
HyperMesh的被動安全功能包括：
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座椅調姿；
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假人調姿；
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假人預模擬計算；
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座椅泡棉壓縮預模擬計算；
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安全帶系統模型的建立。
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