【正文】 。本文的討論說明利用有限單元分析進(jìn)行設(shè)計(jì)可以節(jié)省很多時(shí) 間。對(duì)于機(jī)電傳感器模型的建立和測(cè)試來說有限元分析的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常一致。 3．誤差 =（有限元分析結(jié)果 — 實(shí)驗(yàn)結(jié)果）／實(shí)驗(yàn)結(jié)果。傳感器 B的結(jié)果是根據(jù) 20個(gè)模型的數(shù)據(jù)制作和測(cè)試的。 %Difference Between FEA and Experimental Results Sensor 1 Force at Preload Force at spring1to Spring2 contact Force at full ball travel A + + 2 B + + 表 1 比較有限元分析實(shí)驗(yàn)的力位移響應(yīng)。用拋物線原理要比用線性原理分析費(fèi)更多的時(shí)間。力位移不足 1%時(shí)按線性原理分析。表 1中傳感器 B如圖 2所示。表 1顯示了包括彈簧 彈簧和彈簧 1與彈簧 2接觸和球的轉(zhuǎn)動(dòng)與位移的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 圖 4 機(jī)電傳感器力位移響應(yīng)。 圖 2所示傳感器模型的建立和測(cè)試，確定了他的實(shí)際受力和力位移響應(yīng)。這個(gè)力必須能夠保證作用在球上并且給它一個(gè)足夠的加速度。分析中最重要的部分之一是圖 4所示的傳感器力位移響應(yīng)。在確保彈簧能夠承受所受到的水平壓力時(shí)，對(duì)彈簧的分析是非常重要的。圖 3展示了傳感器中球的所有偏轉(zhuǎn)和移動(dòng)。 圖 3 機(jī)電傳感器偏轉(zhuǎn)的形狀。球和彈簧的臨界條件，如圖 2所示。球在 X軸上有一個(gè)強(qiáng)制的位移。材料特性必須是接觸的或剛性的表面元素?；€與直線桿單元的物理性能用在 spring2并與外殼組成彈簧 2同步節(jié)點(diǎn)。 在彈簧 1和彈簧 2的接觸模型中，滑道連接原理用了平行滑道連接原理。線性物理性質(zhì)與 IRS物理性質(zhì)被用在彈簧 1上，并保證四邊形外殼與彈簧 1的節(jié)點(diǎn)同步。球被假定為剛性的，并以線性貝塞爾 3 D剛性表面性質(zhì)做參考。該塑料外殼在這種分析中被假定為是剛性的。用 MSC/ABAQUS來求解并分析傳感器。 單元網(wǎng)格 球的質(zhì)量可以被把球擠進(jìn)傳感器的偏轉(zhuǎn)力所確定。 一個(gè)非線性靜態(tài)分析，足以捕獲耗費(fèi)大量時(shí)間的非線性瞬態(tài)傳感器的力位移響應(yīng)。傳感器在 X軸的分析，可以用一個(gè)剛性表面的的移動(dòng)表示球的所有移動(dòng)。這些限制忽視了球與外殼之間的公差。 圖 2 機(jī)電傳感器的有限元網(wǎng)格。當(dāng)球和彈簧接觸時(shí)球可以被表示為一個(gè)剛性表面。這兩個(gè)彈簧完全的被固定在剛性的塑料外殼中。 圖 1 機(jī)電汽車碰撞傳感器。如果加速度繼續(xù)增加，彈簧 1就能直接與彈簧 2接觸。球在傳感器中只能沿著一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)方向被稱為 X方向。球在真空管中被彈簧頂在管子的一端。 問題的定義 機(jī)電傳感器的關(guān)鍵部件是由兩個(gè)以懸臂式存在于硬性 塑料外殼和剛性球之間的兩個(gè)金屬彈簧組成的。各種接觸單元中使用了這個(gè)包括硬表面界面分析，例如貝塞爾曲線的三維剛性表面元素，平行線界面元素，以及滑線元素。 MSC/ABAQUS [1]已經(jīng)用于分析和設(shè)計(jì)安全氣囊碰撞傳感器。利用有限元分析，制作和測(cè)試原型的數(shù)量大大減少，這大大降低了傳感器設(shè)計(jì)的時(shí)間。有限元分析，可以作為預(yù)測(cè)工具，以優(yōu)化工程所需的力和位移反應(yīng)，同時(shí)保持在彈簧壓力可接受的水平。這兩個(gè)彈簧的力位移設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要滿足不同的加速度對(duì)傳感器的輸入要求。 本文研究的是由一個(gè)球和一個(gè)塑料套管和兩個(gè)彈簧組成的機(jī)電傳感器（見圖 1）。 引言 汽車安全氣囊系統(tǒng)的重要組成部分是碰撞 傳感器?；瑒?dòng)軌道分析被用于彈簧與彈簧接觸的平行界面間。彈簧的大撓度和球與彈簧之間的接觸用幾何非線性分析。本文的討論說明利用有限單元分析進(jìn)行設(shè)計(jì)可以節(jié)省很多時(shí)間。彈簧必須遠(yuǎn)低于材料的彈性極限而設(shè)計(jì)。傳感器設(shè)計(jì)的重要因素是碰撞中的兩個(gè)傳感器的力位移響應(yīng)和傳感器的彈簧壓力。FINITE ELEMENT ANALYSIS OF AUTOMOBILE CRASH SENSORS FOR AIRBAG SYSTEMS ABSTRACT Automobile spring bias crash sensor design time can be significantly reduced by using finite element analysis as a predictive engineering sensors consist of a ball and springs cased in a plastic important factors in the design of crash sensors are the forcedisplacement response of the sensor and stresses in the sensor springs. In the past,sensors were designed by building and testing prototype hardware until the forcedisplacement requirements were met. Prototype springs need to be designed well below the elastic limit of the finite element analysis, sensors can be designed to meet forcedisplacement requirements with acceptable stress levels. The analysis procedure discussed in this paper has demonstrated the ability to eliminate months of prototyping effort. MSC/ABAQUS has been used to analyze and design airbag crash analysis was geometrically nonlinear due to the large deflections of the springs and the contact between the ball and springs. Bezier 3D rigid surface elements along with rigid surface interface (IRS) elements were used to model balltospring elements were used with parallel slideline interface (ISL) elements for springtospring contact. Finite element analysis results for the forcedisplacement response of the sensor were in excellent agreement with experimental results. INTRODUCTION An important ponent of an automotive airbag system is the crash sensor. Various type