LS-DYNAで計算した側面衝突時のボディ変形の様子。
本事例のトピック：側面衝突（FMVSS 214）のCAE解析
- 大質量・高速の台車が斜め前方から衝突する過酷な条件を定義したFMVSS 214法規に則り、LS-DYNAを用いた側面衝突シミュレーションの事例を紹介します。
- Bピラーやドア内インパクトビームによるバリアの受け止めに加え、「シートがBピラーの変形を支え、乗員の生存空間（Bピラー間距離）を確保する」という、量産車の高度かつ複合的なエネルギー吸収メカニズムを可視化しています。
- ドアロック解放による評価NGリスクなど、厳しい判定基準を伴う各国の法規評価（FMVSS, UNR等）やNCAP対応から、非線形動的解析を用いた車体骨格の最適化設計まで、一貫したエンジニアリングを支援します 。
この解析では衝突解析の受託事例として、CCSA様が無償配布しているフルラップ前突同定済みのMY2015 Camryモデルを使用して側面衝突解析を紹介します。
FMVSS214で定義された条件と台車で解析を実施します。UNR95よりも速く、重い台車が斜め前から衝突する条件です。
FMVSS214と同条件とし、側面から台車が斜め方向に衝突する。
なお、サンプルモデルであるため、実車とは異なる結果になることはご了承ください。
FMVSS214では運転席と後席にそれぞれダミーを搭載しますが、このモデルではダミーは搭載しません。もちろん、他の事例にあるようにダミーを搭載して傷害値を確認することが可能です。
大質量の台車が衝突することで車両全体が横方向に移動する。ボディサイドは大きく変形。
1368kgの台車が54km/hで静止した車両に衝突します。ドアが大きく変形していますが、室内侵入量は少なく見えます。
台車を非表示にして車両の動きを見てみましょう。
車両の変形の様子がわかるアニメーション。Bピラーとドア内のインパクトビームが台車を受け止めている。
台車を非表示にしてみると、Ｂピラーとドア内インパクトビームが台車の侵入を抑えていることがわかります。
前後方向の断面を見た様子が以下のアニメーションです。
外から見た変形量はとても大きかったが、室内から見ると台車の侵入量はとても小さい。
ボディだけでなく、シートもバリアを受け止めていることがわかる。
断面で見てみると、Ｂピラーの変形をシートが受けていて、左右Bピラー間の距離が縮まらないようになっていることがわかります。バリア侵入量≒Bピラー間距離変化は、乗員の生存空間確保に直結するためとても重要です。
降伏応力が非常に高い材料を使わない限り、厚肉かつ大断面の部材を使用せざるを得ない部分のため、量産車がいかに効率よく設計されているかがよくわかる部分です。
最終的にはエアバックも考慮したダミーの傷害値で良否判定をすることがになりますが、開発初期段階ではBピラー間距離に着目して設計することも可能です。
また、車両全体CAEモデルではドアロックが完全ロックした状態での解析となりますが、ドアが開いてしまうと評価NGとなるため設計が難しい衝突条件の一つです。
弊社では自動車メーカーから、各国の法規評価（FMVSS,UNR…）、各国NCAP評価などを受託しています。お気軽にお問い合わせください。
最適化では、ドア内インパクトビーム、Bピラー、フロアクロスメンバー、サイドシルを設計することが可能です。＞非線形動的課題の最適化事例はこちら＜
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本記事でご紹介した「各種法規/アセスメントのCAE評価」や「非線形領域のCAE最適化設計」を、御社の製品開発に適用しませんか？
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この記事の監修・執筆チーム
GRM Consulting株式会社 解析エンジニアリング部
モータースポーツ最高峰のF1から量産車開発まで、20年以上にわたり構造設計・衝突・振動・流体解析に携わるスペシャリスト集団。 単なるシミュレーション結果の提示に留まらず、本記事のような各種法規/アセスメント評価を得意とし、自動車メーカーからアセスメント評価受託をしています。
- 主要ツール：LS-DYNA, Abaqus, Genesis, Nastran, OptiAssist, Simcenter 3D
- 専門領域：構造最適化、衝撃エネルギー吸収体最適化、CFRP複合材解析、衝突解析、CFD解析