| 专利名称： | 一种安全气囊的有限元仿真分析方法及装置 | ||
| 专利名称(英文)： | Airbag finite element simulative analysis method and device | ||
| 专利号： | CN201410063266.0 | 申请时间： | 20140225 |
| 公开号： | CN104866637A | 公开时间： | 20150826 |
| 申请人： | 迪艾工程技术软件（上海）有限公司 | ||
| 申请地址： | 200030 上海市徐汇区漕溪北路18号39B室 | ||
| 发明人： | 彭冰元; 马亮 | ||
| 分类号： | G06F17/50 | 主分类号： | G06F17/50 |
| 代理机构： | 上海晨皓知识产权代理事务所(普通合伙) 31260 | 代理人： | 成丽杰 |
| 摘要： | 本发明公开了一种安全气囊的有限元仿真分析方法及装置，能够真实有效的仿真出在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的压力值，从而评定出汽车在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中对处于非正常坐姿的乘客的伤害，对安全气囊系统的设计和开发提供一定的指导。该安全气囊的有限元仿真分析方法包括以下步骤：S1、创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型；S2、将上述三种模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触；S3、根据所述S2计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses an airbag finite element simulative analysis method and device. By means of the method and the device, when collision happens, a pressure value of each point of an airbag in the expansion process can be truly and effectively simulated, so that injuries caused by the airbag to a passenger in an improper sitting posture in the expansion process when a collision happens to an automobile is evaluated, and certain guidance is provided for design and development of an airbag system. The airbag finite element simulative analysis method comprises steps as follows : S1, a finite element Lagrangian mesh model of an unfolded airbag, an Eulerian fluid mesh model outside the folded air bag and an Eulerian fluid mesh model inside a gas generator are established; S2, contact between the three models and a dummy model in an improper sitting posture in an automobile model is set; S3, according to S2, the pressure value of each point of the airbag in the expansion process and displacement and an acceleration value of each part of the dummy model during the collision are calculated. | ||
1.一种安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后 外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型； S2、将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊 折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模 型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触； S3、根据所述S2计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点 的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
2.根据权利要求1所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，在所述S3之后，所述方法还包括以下步骤： S4、根据所述位移及所述加速度值，评定所述安全气囊在展开过程中对 所述非正常坐姿的假人模型的伤害值。
3.根据权利要求2所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，在所述S1中，根据安全气囊设计时的形状参数以及折叠方式，创建所 述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型，所述折叠前安全气囊的有限 元拉格朗日网格模型采用拉格朗日薄膜单元模拟，所述折叠前安全气囊的有 限元拉格朗日网格模型的材料为纤维材料。
4.根据权利要求2所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，在所述S1中，所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型大小包含 安全气囊的展开区域，所述安全气囊的展开区域的压力大小为大气压力。
5.根据权利要求2所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，所述S3具体包括： 利用有限元分析软件计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各 点的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
6.根据权利要求1所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，在所述S1之后，所述方法还包括： 根据安全气囊设计时的折叠参数及展开参数，测试所述折叠前安全气囊 的有限元拉格朗日网格模型能否正常折叠与展开； 当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能正常折 叠与展开时，执行步骤S2； 当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型不能正常 折叠与展开时，执行步骤S1。
7.一种安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在于，包括以下单元： 新建单元，用于创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全 气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模 型； 设置接触单元，用于将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模 型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的 欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触； 仿真计算单元，用于根据所述设置接触单元设置的所述折叠前安全气囊 的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型 及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假 人模型的接触，仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的 压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
8.根据权利要求7所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述安全气囊的有限元仿真分析装置还包括以下单元： 评定单元，用于根据所述位移及所述加速度值，评定所述安全气囊在展 开过程中对所述非正常坐姿的假人模型的伤害值。
9.根据权利要求8所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述新建单元根据安全气囊设计时的形状参数以及折叠方式，创建所述 折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型，所述折叠前安全气囊的有限元 拉格朗日网格模型采用拉格朗日薄膜单元模拟，所述折叠前安全气囊的有限 元拉格朗日网格模型的材料为纤维材料。
10.根据权利要求8所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型大小包含安全气囊的展开 区域，所述安全气囊的展开区域的压力大小为大气压力。
11.根据权利要求8所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述仿真计算单元利用有限元分析软件计算在发生碰撞时，安全气囊在 展开过程中内部各点的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
12.根据权利要求7所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述安全气囊的有限元仿真分析装置还包括： 测试单元，用于根据安全气囊设计时的折叠参数及展开参数，测试所述 折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能否正常折叠与展开； 当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能正常折 叠与展开时，所述设置接触单元将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网 格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内 部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触； 当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型不能正常 折叠与展开时，所述新建单元重新创建所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗 日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生 器内部的欧拉流体网格模型。
1.一种安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后 外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型； S2、将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊 折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模 型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触； S3、根据所述S2计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点 的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
2.根据权利要求1所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，在所述S3之后，所述方法还包括以下步骤： S4、根据所述位移及所述加速度值，评定所述安全气囊在展开过程中对 所述非正常坐姿的假人模型的伤害值。
3.根据权利要求2所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，在所述S1中，根据安全气囊设计时的形状参数以及折叠方式，创建所 述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型，所述折叠前安全气囊的有限 元拉格朗日网格模型采用拉格朗日薄膜单元模拟，所述折叠前安全气囊的有 限元拉格朗日网格模型的材料为纤维材料。
4.根据权利要求2所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，在所述S1中，所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型大小包含 安全气囊的展开区域，所述安全气囊的展开区域的压力大小为大气压力。
5.根据权利要求2所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，所述S3具体包括： 利用有限元分析软件计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各 点的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
6.根据权利要求1所述的安全气囊的有限元仿真分析方法，其特征在 于，在所述S1之后，所述方法还包括： 根据安全气囊设计时的折叠参数及展开参数，测试所述折叠前安全气囊 的有限元拉格朗日网格模型能否正常折叠与展开； 当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能正常折 叠与展开时，执行步骤S2； 当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型不能正常 折叠与展开时，执行步骤S1。
7.一种安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在于，包括以下单元： 新建单元，用于创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全 气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模 型； 设置接触单元，用于将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模 型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的 欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触； 仿真计算单元，用于根据所述设置接触单元设置的所述折叠前安全气囊 的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型 及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假 人模型的接触，仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的 压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
8.根据权利要求7所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述安全气囊的有限元仿真分析装置还包括以下单元： 评定单元，用于根据所述位移及所述加速度值，评定所述安全气囊在展 开过程中对所述非正常坐姿的假人模型的伤害值。
9.根据权利要求8所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述新建单元根据安全气囊设计时的形状参数以及折叠方式，创建所述 折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型，所述折叠前安全气囊的有限元 拉格朗日网格模型采用拉格朗日薄膜单元模拟，所述折叠前安全气囊的有限 元拉格朗日网格模型的材料为纤维材料。
10.根据权利要求8所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型大小包含安全气囊的展开 区域，所述安全气囊的展开区域的压力大小为大气压力。
11.根据权利要求8所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述仿真计算单元利用有限元分析软件计算在发生碰撞时，安全气囊在 展开过程中内部各点的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
12.根据权利要求7所述的安全气囊的有限元仿真分析装置，其特征在 于，所述安全气囊的有限元仿真分析装置还包括： 测试单元，用于根据安全气囊设计时的折叠参数及展开参数，测试所述 折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能否正常折叠与展开； 当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能正常折 叠与展开时，所述设置接触单元将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网 格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内 部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触； 当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型不能正常 折叠与展开时，所述新建单元重新创建所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗 日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生 器内部的欧拉流体网格模型。
翻译：技术领域
本发明涉及安全气囊技术领域，特别涉及一种安全气囊的有限元仿真分 析方法及装置。
背景技术
目前，在市场上销售的安全性能较高的汽车中，在驾驶员侧、乘客侧的 正面和侧面都配备了相应的安全气囊。在正常情况下，安全气囊在汽车发生 安全事故时会展开，展开后的安全气囊会对驾驶员及乘客起到一定的保护作 用。为了制造出安全可靠的安全气囊系统，在安全气囊系统的设计开发过程 中，需要对安全气囊实物模型进行试验。目前对安全气囊实物模型的试验是 通过计算机仿真手段实现的，在现有的安全气囊的有限元仿真分析中，特别 是在安全气囊与整车的匹配过程中，基本上所使用的方法都是控制体积法 (CV，Control Volume)，该方法计算仿真的结果是，安全气囊内部的压力在 不同时刻每一点的压力是不同的，但是在每一个相同时刻，其内部每一点的 压力是相同的，该仿真结果基于乘客处于正常坐姿的基础。但是，如果乘客 是处于非正常坐姿的，在安全气囊实际的展开过程中，在每一个相同时刻安 全气囊中对准充气口部分的压力比充气口周边的压力要大，所以控制体积法 对乘客正常坐姿的情况能较好的仿真，而对乘客非正常坐姿的情况不能正确 仿真。如果不能正确的仿真出在非正常坐姿时安全气囊真实的展开情况，按 照控制体积法的仿真结果设计和制造的安全气囊系统不仅不能对乘客起到 保护作用，反而会对乘客带来比较大的伤害。因此，控制体积法计算出的安 全气囊在展开过程中内部各点的压力准确性较低，缺乏真实性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全气囊的有限元仿真分析方法和装置，能 够真实有效的仿真出汽车在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的 压力值及与安全气囊在展开过程中接触的非正常坐姿的假人模型各部位的 位移及加速度值，从而根据假人模型各部位的位移及加速度值评定出汽车安 全气囊对处于非正常坐姿的乘客的伤害，对安全气囊系统的设计和开发提供 一定的指导。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种安全气囊的有限元 仿真分析方法，包括以下步骤：
S1、创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后 外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型；
S2、将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊 折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模 型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触；
S3、根据所述S2计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点 的压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
本发明的实施方式还提供一种安全气囊的有限元仿真分析装置，包括以 下单元：
新建单元，用于创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全 气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模 型；
设置接触单元，用于将所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模 型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及所述气体发生器内部的 欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触；
仿真计算单元，用于根据所述设置接触单元设置的所述折叠前安全气囊 的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型 及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假 人模型的接触，仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的 压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
本发明实施方式相对于现有技术而言，首先，创建折叠前安全气囊的有 限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发 生器内部的欧拉流体网格模型；然后，将上述三种模型与汽车模型中非正常 坐姿的假人模型设置接触；最后，仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开 过程中内部各点的压力值及假人模型各部位的位移及加速度值。该安全气囊 的有限元仿真分析方法计算出的安全气囊在展开过程中内部各点的压力值 准确性较高，更加的真实，能够对安全气囊系统的设计和开发提供一定的指 导。
另外，在所述S3之后，所述方法还包括以下步骤：根据所述位移及所 述加速度值，评定所述安全气囊在展开过程中对所述非正常坐姿的假人模型 的伤害值。
通过S3计算的假人模型各部位的位移及加速度值，可以评定出安全气 囊在展开过程中对非正常坐姿的假人模型的伤害值。
在所述S1之后，所述方法还包括：根据安全气囊设计时的折叠参数及 展开参数，测试所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能否正常折 叠与展开；当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能正 常折叠与展开时，执行步骤S2；当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元 拉格朗日网格模型不能正常折叠与展开时，执行步骤S1。
测试下新建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型是否能够正 常的折叠及展开，保证该新建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型 满足仿真分析的需要。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的安全气囊的有限元仿真分析方法流程示 意图；
图2是本发明第一实施方式创建的有限元拉格朗日网格模型示意图；
图3是本发明第一实施方式创建的安全气囊外部的欧拉流体网格模型 示意图；
图4是本发明第一实施方式创建的气体发生器内部的欧拉流体网格模 型示意图；
图5是本发明第一实施方式的安全气囊充气及泄气的示意图；
图6是本发明第一实施方式安全气囊中处于不同位置的四个点随时间 的压力变化曲线图；
图7是本发明第二实施方式的安全气囊的有限元仿真分析方法流程示 意图；
图8是本发明第三实施方式的安全气囊的有限元仿真分析方法流程示 意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解， 在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细 节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改， 也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明第一实施方式提供一种安全气囊的有限元仿真分析方法，该安全 气囊的有限元仿真分析方法基于任意拉格朗日-欧拉计算方法（Arbitrary Lagrangian-Eulerian，ALE）,文中为了描述的方便，可以简称该安全气囊的 有限元仿真分析方法为ALE法。如图1所示，该ALE法包括以下步骤：
步骤101、创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊 折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型。
具体的，可以根据安全气囊设计的形状参数以及安全气囊的折叠方法， 创建出折叠前的安全气囊有限元拉格朗日网格模型，如图2所示，该安全气 囊有限元拉格朗日网格模型采用拉格朗日薄膜单元模拟，材料为纤维材料。
图3为创建的安全气囊外部的欧拉流体网格模型示意图，其中，301为 安全气囊展开的网格模型示意图，302为创建的安全气囊外部的欧拉流体网 格模型示意图。在创建安全气囊外部的欧拉流体网格模型时，要保证该安全 气囊外部的欧拉流体网格模型的网格区域的大小应该能够包含整个安全气 囊的展开区域，同时设置安全气囊的展开区域的压力大小为大气压力。
图4为创建的气体发生器内部的欧拉流体网格模型的。其中，401为安 全气囊展开的网格模型示意图，402为创建的气体发生器内部的欧拉流体网 格模型示意图。气体发生器内部的欧拉流体网格模型的建立基于以下理论： 气体发生器内部的气体是由气体发生器产生的，该部分的气体是在气体发生 器内部的炸药发生爆炸后产生的，当其内部的压力大于安全气囊内部的压力 时，气体会从气体发生器内流入安全气囊内，安全气囊开始展开，当其内部 的压力小于或等于安全气囊内部的压力时，就会停止向安全气囊内部充气。 该ALE法模拟出来的效果是气体发生器出气口的压力比较大，靠近气体发 生器的安全气囊由于压力大，此处先展开，然后安全气囊其余部分再展开。 而当安全气囊不断展开的时候，安全气囊内部的压力也不断提供，该压力值 就会超过大气压力值，由于在安全气囊上会有预留的泄气孔或者安全气囊本 身织物的特性，气体就会从安全气囊流出到大气，安全气囊内部的压力由于 充气的结束以及泄漏的发生，在达到一定高度的时候会下降，当压力值与大 气压力相当时，泄漏也结束了，所以最终安全气囊会瘪。图5为安全气囊充 气及泄气的示意图。其中，501为安全气囊充气后展开的网格模型示意图， 502为安全气囊的泄气孔的示意图。
需要说明的是，在创建上述三个模型时，必须首先创建折叠前安全气囊 的有限元拉格朗日网格模型，安全气囊外部的欧拉流体网格模型及所述气体 发生器内部的欧拉流体网格模型的建立顺序可以根据需要任意调整。
步骤102、将折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折 叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型与汽 车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触。
将创建好的模型装配进有非正常坐姿的假人模型的汽车模型中，调整各 个模型间的相对位置，设置各个模型与假人模型之间的接触。
步骤103、仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的 压力值、假人模型各部位的位移及加速度值。
在该安全气囊的有限元仿真分析方法中，安全气囊是用拉格朗日(结构) 网格模拟的，而气体发生器内、安全气囊内以及大气中的空气网格是用欧拉 (流体)网格模拟的。安全气囊之所以会展开和变瘪，主要是因为发生碰撞时， 拉格朗日-欧拉网格之间的耦合作用，导致气体发生器内、安全气囊内的压 力发生变化，从而导致安全气囊的体积会发生变化。
在实际应用中，可以将建立好的整体模型参数值导入有限元分析软件， 进行计算。利用有限元分析软件仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过 程中内部各点的压力值、假人模型各部位的位移及加速度值的方法为现有技 术，本发明在此不做赘述。
示例的，可以选取安全气囊上不同位置的四个点，假设这四个点为P1、 P2、P3及P4，在这四个点处设置压力传感器，通过有限元分析软件计算这 四个点的压力变化情况。
图6为安全气囊中处于不同位置的四个点随时间的压力变化曲线图，其 中横轴表示时间，纵轴表示压力，曲线A、B、C及D分别表示安全气囊上 的点P1、P2、P3及P4处的压力随时间的压力变化，由图明显可见，对于 非正常坐姿的模拟，同一时刻安全气囊内部的各个点的压力分布是不同的。 根据压力、加速度及位移之间的关系可知，压力不同时，加速度不同，加速 度不同时，则位移也不同，因此，安全气囊上的点P1、P2、P3及P4与假 人模型接触的各部位对应的位移及加速度值也是不同的。
本发明实施方式相对于现有技术而言，首先，创建折叠前安全气囊的有 限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发 生器内部的欧拉流体网格模型；然后，将上述三种模型与汽车模型中非正常 坐姿的假人模型设置接触；最后，仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开 过程中内部各点的压力值及假人模型各部位的位移及加速度值。该安全气囊 的有限元仿真分析方法计算出的安全气囊在展开过程中内部各点的压力值 准确性较高，更加的真实，能够对安全气囊系统的设计和开发提供一定的指 导。
本发明的第二实施方式涉及一种安全气囊的有限元仿真分析方法。第二 实施方式在第一实施方式基础上做了进一步改进，如图7所示，主要改进之 处在于：在执行步骤701、702及703之后，该安全气囊的有限元仿真分析 方法还包括以下步骤：
步骤704、根据位移及加速度值，评定安全气囊在展开过程中对非正常 坐姿的假人模型的伤害值。
需要说明的是，步骤701、702及703分别与第一实施方式中的步骤101、 102及103分别相同，本发明在此不作赘述。
示例的，可以根据步骤703计算出的假人模型与安全气囊中点P1、P2、 P3及P4接触部位的位移及加速度值评定安全气囊在展开过程中对非正常坐 姿的假人模型的伤害值。由图6可知，对于非正常坐姿的模拟，同一时刻安 全气囊内部的点P1、P2、P3及P4的压力分布是不同的，根据压力、加速 度及位移之间的关系可知，压力不同时，加速度不同，加速度不同时，则位 移也不同。在实际中，安全气囊内部的压力分布不同对乘客造成的伤害也不 同，因此，点P1、P2、P3及P4对非正常坐姿的乘客造成的伤害是不同的。 ALE方法可以准确地模拟出这种压力分布，因此，该ALE方法计算出来的 对非正常坐姿乘客的伤害结果比较真实。
需要说明的是，以上方法都是通过有限元分析软件实现的，有限元分析 软件是一个非常成熟的软件，其具体的计算方法为现有技术，本发明在此不 作赘述。
需要说明的是，评定假人模型伤害值的参数不限定于位移及加速度，还 可以采用其他的参数进行评定，本发明对此不做限定。
本发明第二实施方式通过步骤703计算的假人模型各部位的位移及加 速度值，从而评定出安全气囊在展开过程中对非正常坐姿的假人模型的伤害 值。
本发明的第三实施方式涉及一种安全气囊的有限元仿真分析方法。第二 实施方式在第一实施方式基础上做了进一步改进，如图8所示，主要改进之 处在于：在执行步骤801之后，该安全气囊的有限元仿真分析方法还包括步 骤802：根据安全气囊设计时的折叠参数及展开参数，测试所述折叠前安全 气囊的有限元拉格朗日网格模型是否能够正常折叠与展开；当测试得到所述 折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能正常折叠与展开时，执行步骤 802；当测试得到所述折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型不能正常 折叠与展开时，返回步骤801。然后再执行步骤803及804。
需要说明的是，步骤801、803及804分别与第一实施方式中的步骤101、 102及103分别相同，本发明在此不作赘述。
本发明第三实施方式可以根据安全气囊设计时的折叠方式对该折叠前 安全气囊的有限元拉格朗日网格模型进行折叠，同样可以利用相同的参数测 试该安全气囊的展开，从而保证创建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网 格模型能够正常折叠与展开，保证该新建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗 日网格模型满足仿真分析的需要。如果创建的折叠前安全气囊的有限元拉格 朗日网格模型不能够正常折叠与展开，就需要重新创建。
本发明第四实施方式提供一种安全气囊的有限元仿真分析装置，包括以 下单元：
新建单元，用于创建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全 气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模 型。
设置接触单元，用于将折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安 全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格 模型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触。
仿真计算单元，用于根据所述设置接触单元设置的所述折叠前安全气囊 的有限元拉格朗日网格模型、所述安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型 及所述气体发生器内部的欧拉流体网格模型与汽车模型中非正常坐姿的假 人模型的接触，仿真计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的 压力值、所述假人模型各部位的位移及加速度值。
具体地，新建单元根据安全气囊的设计时的形状参数以及折叠装置，创 建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型，折叠前安全气囊的有限元拉 格朗日网格模型采用拉格朗日薄膜单元模拟，材料为纤维材料。
安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型大小包含安全气囊的展开区 域，安全气囊的展开区域的压力大小为大气压力。
仿真计算单元利用有限元分析软件计算在发生碰撞时，安全气囊在展开 过程中内部各点的压力值、假人模型各部位的位移及加速度值。
本发明实施方式相对于现有技术而言，首先，新建单元创建折叠前安全 气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型 及气体发生器内部的欧拉流体网格模型；然后，设置接触单元将上述三种模 型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触；最后，仿真计算单元仿真 计算在发生碰撞时，安全气囊在展开过程中内部各点的压力值及假人模型各 部位的位移及加速度值。该安全气囊的有限元仿真分析方法计算出的安全气 囊在展开过程中内部各点的压力值准确性较高，更加的真实，能够对安全气 囊系统的设计和开发提供一定的指导。
本发明的第五实施方式涉及一种安全气囊的有限元仿真分析方法。第五 实施方式在第四实施方式基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：除新 建单元、设置接触单元及仿真计算单元外，该安全气囊的有限元仿真分析装 置还包括评定单元，用于根据所述位移及所述加速度值，评定所述安全气囊 在展开过程中对所述非正常坐姿的假人模型的伤害值。
通过仿真计算单元计算出的假人模型各部位的位移及加速度值，评定出 安全气囊在展开过程中对非正常坐姿的假人模型的伤害值。
本发明的第六实施方式涉及一种安全气囊的有限元仿真分析装置。第六 实施方式在第一实施方式基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：除新 建单元、设置接触单元及仿真计算单元外，该安全气囊的有限元仿真分析装 置还包括测试单元，该测试单元用于根据安全气囊设计时的折叠及展开参 数，测试折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能否正常折叠与展开； 当测试得到折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能正常折叠与展开 时，使用设置接触单元将折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全 气囊折叠后外部的欧拉流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模 型与汽车模型中非正常坐姿的假人模型设置接触；当测试得到折叠前安全气 囊的有限元拉格朗日网格模型不能正常折叠与展开时，使用新建单元重新创 建折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型、安全气囊折叠后外部的欧拉 流体网格模型及气体发生器内部的欧拉流体网格模型。
可以根据安全气囊设计时的折叠方式对该折叠前安全气囊的有限元拉 格朗日网格模型进行折叠，同样可以利用相同的参数测试该安全气囊的展 开，从而保证创建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型能够正常折 叠与展开，保证该新建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型满足仿 真分析的需要。如果创建的折叠前安全气囊的有限元拉格朗日网格模型不能 够正常折叠与展开，就需要重新创建。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际 应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部 分，还可以以多个物理单元的组合实现。各个物理单元的工作原理可以参考 方法实施例中的叙述，本发明在此不再赘述。此外，为了突出本发明的创新 部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切 的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体 实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏 离本发明的精神和范围。
