Euro NCAP/FMVSS碰撞安全标准
碰撞试验与CAE的关系
Euro NCAP的碰撞试验能用CAE仿真来替代吗？
完全替代还做不到。最终的星级评价认证仍需实车试验。但在开发阶段，前置偏心碰撞的FEM解析已成为预测星级评价的必要工具。实车碰撞一次要花费数千万日元啊。
数千万日元！所以开发初期用CAE循环计算，最后用实车验证的流程是这样吗？
完全正确。OEM从开发初期就用LS-DYNA的百万单元级以上整车模型，优化结构件板厚和截面形状。试制前通常要运行100次以上的CAE循环，这已成为当今标准开发流程。
Euro NCAP的试验规程
Euro NCAP具体做什么试验啊？
分为四大评估类别。成人乘员保护（正面全幅50 km/h、前置偏心64 km/h ODB、侧面MDB 50 km/h、侧面柱32 km/h）、儿童乘员保护、行人及自行车保护（头部、腿部冲击子试验）、安全辅助系统（AEB等）这四大支柱。
前置偏心64 km/h，就是只撞车前部分的那个吧？为什么不是全幅而是偏心那么重要呢？
实际事故中，车前面100%都撞上的情况远不如40～50%偏心碰撞常见。偏心时能量集中在车体一侧，变形模式变成非对称，乘员空间难以保证。所以CAE优化时最花时间的就是偏心工况。
整车FEM解析的实际应用
百万单元以上具体是什么样的模型啊？
近年整车模型通常300万～500万单元。车身骨架用壳单元（平均网格尺寸5～8 mm）、螺栓和点焊用专门连接器、发动机机体和悬架用实心单元表示。人体假人模型（Hybrid III或THOR）也是数万单元的精密模型。
计算耗时大约多少呢？
解析结果的精度怎么验证啊？
有一个叫CORA（相关性和分析）的定量相关评价手法。将加速度和人体假人伤害值的时间历程曲线与试验比较，用形状、位相、大小三个指标做评分。Euro NCAP的虚拟试验（Virtual Testing）认证中CORA评价是必要条件。
材料模型与破坏预测
碰撞解析用的材料模型有特殊的吗？
车身高强度钢板通常用LS-DYNA的MAT_024（分段线性塑性）。用Cowper-Symonds法则表示应变速度依存性：
$$\sigma_y = \sigma_0 \left[1 + \left(\frac{\dot{\varepsilon}}{C}\right)^{1/p}\right]$$
碰撞时应变速度达到 $10^2 \sim 10^3 \; \mathrm{s}^{-1}$，不准确考虑这个速度效应的话变形量会完全不对。铝合金压铸件有时用GTN模型（Gurson-Tvergaard-Needleman）按孔洞成长的延性破坏来表示。
破坏的判定怎么做？单元坏了就消失吗？
单元删除（Element Erosion）是最常见的。相当塑性应变达到断裂应变时单元被禁用。但单元消失会损失质量和能量，删除单元比例超过整体模型数%的话结果就有问题了。最近还在研究CZM（内聚区模型）和XFEM等高精度的裂纹扩展方法。
FMVSS与的比较
美国的FMVSS和Euro NCAP区别在哪儿啊？
根本区别是"法规还是自主标准"。FMVSS（联邦机动车安全标准）是美国联邦法规，符合FMVSS 208（正面碰撞48 km/h刚性墙）和FMVSS 214（侧面碰撞）是销售的必要条件。而Euro NCAP是业界自主评估计划，不达标也能销售，但星级低的话销售会大打折扣。
日本的JNCAP更接近哪个啊？
JNCAP更接近Euro NCAP，是自主评估计划。试验条件也参考Euro NCAP，从2023年起和Euro NCAP一样引入了MPDB（移动递进式变形屏障）试验。CAE上OEM要用一个整车模型覆盖Euro NCAP、FMVSS、JNCAP的全工况，所以荷载工况的管理非常重要。
实务课题与最新动向
最近碰撞CAE有什么新技术受关注吗？
有三大重要动向。第一是虚拟试验。Euro NCAP从2023年开始认可部分试验用CAE替代。行人腿部保护试验是首个应用，不做实车试验仅用CAE结果就能通过评价。但模型的适用性验证（V&V）过程要求很严格。
CAE就能通过认证，真是个新时代啊。剩下两个是什么？
第二是EV碰撞安全。电池包有短路、热失控风险，不只需要结构变形分析，还要做电气安全的耦合解析。把电池单体水平的内部短路模型和车辆水平碰撞模型整合的研究很活跃。第三是机器学习代理模型。用数百个碰撞CAE结果训练，用数秒钟就能完成设计参数初期探索的手法已进入实用阶段。
EV电池也要模型化，太复杂了。计算量会不会爆炸啊…
正是这个问题。一个单体精密建模就要数万单元，电池包有数百个单体，那样的话计算量会指数爆增。实务上的做法是对单体用宏观均质化简易模型，危险部位才切换成单体精密模型，这种多尺度方法现在最现实。
CAE技术日新月异。— Project NovaSolver的目标是把最新研究成果桥接到实务中。
与实务工作者共同思考CAE的未来
Project NovaSolver致力于面对Euro NCAP/FMVSS碰撞安全标准中实务课题的本质，打造支撑工程现场的工具。这是一个研究开发项目。
查看项目最新信息 →Euro NCAP/FMVSS碰撞安全标准CAE实务品质检验
Euro NCAP/FMVSS碰撞安全标准不是单独的公式，应作为产业别CAE的工程模型来对待。要得到可信的结果，需要把控制物理、材料值、边界条件、离散化、求解器设置、后处理基准贯通成一个说明。在用于设计判断之前，要明确哪些量是输入、哪些是计算结果、哪些是诊断指标。
建模检验清单
- 用途明确化：确定Euro NCAP/FMVSS碰撞安全标准用于粗估、详细设计、故障调查、还是其他解析的验证。
- 单位统一：内部计算朝向SI单位，荷载、形状、材料常数、时间·频率量级的换算要记录。
- 假设明文化：确认线性性、定常/非定常、小变形、连续体近似、对称条件、理想边界条件的成立范围。
- 与基准解比较：与手算、极限工况、网格收敛或独立求解器结果对照后再采用。
验证时应观察的信号
| 确认项目 | 应看内容 | 需警惕的兆象 |
|---|---|---|
| 输入条件 | 形状、材料、荷载、拘束与产业别CAE课题一致否。 | 图看着自然，但数量级或单位不符。 |
| 数值设置 | 网格、时间步、收敛许容值、求解器设置是否对Euro NCAP充分。 | 稍改设置结果就大幅变化。 |
| 物理适用范围 | 用的理论在应力、温度、速度、频率范围内是否有效。 | 把结果外推到超模型假设的条件。 |
实务中要把输入表、模型文件、结果图、评审意见用统一单位保存。这样Euro NCAP/FMVSS碰撞安全标准的计算根据就能追溯，避免了把网页当黑盒答案用的风险。
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