碰撞計(jì)算僅需數(shù)秒？——這是可能的！
不斷增長(zhǎng)的碰撞安全要求迫使在車輛車身設(shè)計(jì)中實(shí)施多種策略。測(cè)試程序包括實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬。結(jié)構(gòu)開發(fā)過程既耗時(shí)又成本高昂。因此，人們尋求更有效的程序。研究各種參數(shù)對(duì)碰撞響應(yīng)影響的可能性是一個(gè)趨勢(shì)。
宏元素方法（MEM）非常適合于碰撞性能分析和優(yōu)化目的，并且可以作為有限元方法的補(bǔ)充。宏元素方法在預(yù)測(cè)各種延性各向同性材料薄壁成員的壓碎響應(yīng)方面具有優(yōu)勢(shì)。實(shí)施MEM可以在車輛開發(fā)的早期階段提供最高的效率。
宏元素方法基于簡(jiǎn)化建模。在截面層面上，超級(jí)折疊元素的概念以及在3D結(jié)構(gòu)中的超級(jí)梁元素，使得能夠創(chuàng)建各種設(shè)計(jì)概念的簡(jiǎn)化模型。
MEM計(jì)算過程具有低成本。在處理各種截面時(shí)，計(jì)算時(shí)間不超過幾秒鐘，而在復(fù)雜的梁結(jié)構(gòu)中，計(jì)算時(shí)間也不超過幾分鐘。
該方法保證了分析在合理的時(shí)間內(nèi)完成。從計(jì)算中獲得的 結(jié)果可以與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和有限元計(jì)算進(jìn)行比較。對(duì)于快速分析和優(yōu)化目的最重要的是，可以輕松修改簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)（點(diǎn)的坐標(biāo)、板厚、分配的材料）。
使用視覺碰撞工作室的一個(gè)實(shí)際例子可以是B柱的強(qiáng)度測(cè)試，其中檢查裝配的彎曲響應(yīng)。工程師面臨的最重大挑戰(zhàn)之一是在減輕部件重量的同時(shí)滿足碰撞要求。MEM可以在這樣的設(shè)計(jì)過程中在兩個(gè)層面上實(shí)施。在第一個(gè)層面上，MEM可用于分析和優(yōu)化B柱的截面設(shè)計(jì)，以確定最佳的截面形狀和材料分布，從而在減輕重量的同時(shí)保持結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和能量吸收能力。在第二個(gè)層面上，MEM可用于整個(gè)B柱的三維模型，以評(píng)估其在碰撞中的整體表現(xiàn)，包括彎曲、壓縮和剪切行為。通過這種方式，工程師可以在設(shè)計(jì)過程的早期階段快速迭代和優(yōu)化B柱的設(shè)計(jì)，以滿足安全標(biāo)準(zhǔn)和性能目標(biāo)。
在截面層面上，可以針對(duì)各種材料和幾何變體進(jìn)行彎矩分析。模型的簡(jiǎn)單性使得幾何形狀的快速和輕松修改成為可能。截面的每個(gè)板都可以分配有個(gè)別的屬性，這允許測(cè)試各種厚度和材料。
在2D層面上進(jìn)行計(jì)算的時(shí)間通常在標(biāo)準(zhǔn)PC上不到一秒鐘的一小部分。
因此，可以獲得幾個(gè)結(jié)果區(qū)塊，包括分析截面的彎曲響應(yīng)。
在3D結(jié)構(gòu)層面上，MEM允許定義一個(gè)簡(jiǎn)化的B柱梁模型，該模型由空間對(duì)象（節(jié)點(diǎn)、超級(jí)梁元素）構(gòu)建，從而在多種配置中測(cè)試各種幾何和材料規(guī)格。建模過程可以根據(jù)導(dǎo)入的幾何形狀（例如，來自有限元解決方案）半自動(dòng)進(jìn)行。初始條件和邊界條件被定義為分配給節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)約束。VCS能夠?qū)哂袆傮w和可變形障礙物（如ODB或IIHS側(cè)面碰撞障礙物）的結(jié)構(gòu)進(jìn)行碰撞分析。
所展示的B柱結(jié)構(gòu)由11個(gè)橫截面、14個(gè)節(jié)點(diǎn)和13個(gè)超級(jí)梁元素組成。
在所展示的載荷案例中（模擬時(shí)間350毫秒，87,500個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)），計(jì)算僅需6秒鐘。
