客车侧面碰撞因缓冲空间有限，承载乘客数量多、车身质量大、重心相对较高，在发生侧撞时极易造成严重的结构侵入和灾难性后果，是交通事故中伤亡率最高的工况之一。
传统的物理碰撞试验成本高昂、周期长，且难以获取详尽的动态响应数据。基于有限元法的显式动力非线性分析，是解决该问题的有效手段。
GFE的显式动力非线性分析能高效模拟碰撞过程中的材料失效、大变形、接触、断裂等高度非线性问题，从而精准、高效地实现客车侧撞的仿真分析，为客车安全领域提供了重要案例与依据。
01
模型概述
客车有限元模型共有757415节点，769046单元，其中单元类型使用了S3R、S4R非线性分层壳单元。关于非线性三角形、四边形分层壳单元，详见公众号链接GFE技术资料 | 非线性三角形分层壳单元和GFE技术资料 | 非线性四边形分层壳单元。车身材料使用了三种不同强度的钢材：Q235、Q345、QSTE700。撞击平面设置为刚体。客车给定10 m/s的初始速度与平面发生碰撞，设置通用接触的摩擦为0.25，碰撞过程自动搜索接触。
模型侧视图
模型俯视图
02
分析结果
客车侧撞的各角度撞击位移动画云图如下所示：
客车尾部视图
客车正面侧向视图
客车碰撞面视图（隐藏撞击平面）
03
小结
本次分析较好地模拟了客车侧撞分析的状况，明确了客车车身结构的耐撞性性能，指出了侧撞传力路径上的薄弱环节，为后续的结构优化提供了直接的数据支撑，为客车结构安全评估提供了科学、可靠的依据。
客车侧撞分析有效验证了GFE的显式动力分析在处理大规模、高度非线性工程问题上的计算能力、精度和稳定性，充分展现了GFE在非线性壳单元、接触算法、非线性显式动力分析上的优势。未来将在更精细复杂的撞击分析场景中发挥更加重要的作用，为重大交通基础设施安全运营提供可靠技术保障。
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公司简介
广州颖力科技有限公司由国家重大人才计划入选者李志山博士和曹胜涛博士创建。公司设立在清华珠三角研究院总部的孵化基地，为黄埔开发区的创业精英人才公司，并入选广州市“红棉计划”。
公司团队有20余年的大规模非线性分析软件的研发经验，一直致力于工业和工程领域高性能有限元分析软件的开发及推广应用，自主研发了高性能通用有限元分析软件GFE。在杜修力院士、赵密教授等专家的指导下，公司自主研发了地下结构动力分析模块GFE-SSA，全面支持我国地下结构抗震领域的科学研究及工程设计，填补了国内技术的空白。
GFE软件共包含有五大功能模块：数据接口、前处理、显式分析求解器、隐式分析求解器及后处理，其应用领域涵括了抗震分析、抗爆分析、环境振动、施工模拟、核电结构、桥梁结构、节点性能等各种工程领域，并涵括了智能设备跌落、汽车NVH及碰撞、特殊设备分析等各种工业领域。
GFE软件将CPU+GPU异构并行计算技术和有限元仿真分析方法结合，并在功能研发上综合考虑了国内工程、工业领域的实际应用需求，在保证计算精度的前提下，大幅提升了国内有限元分析软件的计算效率、非线性分析能力、易用性和专业性，其技术思路和软件效率在世界范围内处于领先地位，在工业制造领域、工程设计领域具有广阔的应用市场前景。
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