專利名稱：快速匹配車輛正碰有限元模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種汽車計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方法，尤其是一種快速匹配車輛正碰 有限元模型的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)汽車保有量大幅增長(zhǎng)，使得道路上車輛密度隨之大幅增加；另一方面 隨著各種基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，如大范圍的修建高速公路等，讓車輛的行駛速度也比往年 高許多，這就造成了汽車事故的多發(fā)，為此國(guó)家制定了相關(guān)法規(guī)對(duì)汽車安全性做出要求， 如GB 11551-2003，還有一些半官方的組織如C-NCAP也不定期抽查車輛，進(jìn)行碰撞測(cè)試，而 后將其安全性能向消費(fèi)者公布。車輛的安全性能如今已同燃油經(jīng)濟(jì)性、外觀一樣被消費(fèi)者 作為購(gòu)買與否的重要參考之一，這些因素促使汽車廠商必須提供安全性能更高的車輛，才 可能在市場(chǎng)上獲得成功。過(guò)去車輛安全性能開(kāi)發(fā)以及測(cè)試主要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)完成，這種方法成本高，因?yàn)楸?須等到樣車出來(lái)之后才能進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，其周期長(zhǎng)(3到5年)，但由于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇， 廠商都盡力將開(kāi)發(fā)周期壓縮到兩年以內(nèi)。因此，有限元方法應(yīng)運(yùn)而生了，因?yàn)樗梢栽谲囕v 開(kāi)發(fā)初期僅依靠數(shù)模，利用有限元方法，就可以進(jìn)行汽車的安全性能分析，而不必等到樣車 出來(lái)再進(jìn)行試驗(yàn)，從而大幅縮短了汽車開(kāi)發(fā)周期。目前有限元法在車輛正碰開(kāi)發(fā)中的主要使用流程為，首先建立標(biāo)桿車的有限元 碰撞模型，將該模型與標(biāo)桿車的實(shí)驗(yàn)匹配好然后設(shè)計(jì)車的模型，僅需要在該匹配好的標(biāo)桿 車的模型上進(jìn)行相應(yīng)更改(比如機(jī)艙蓋造型改變，縱梁材料改變等等)，而后用更改后的模 型進(jìn)行虛擬碰撞仿真，就可以評(píng)判設(shè)計(jì)車的安全性能，而不必等到樣車出來(lái)后才通過(guò)試驗(yàn) 來(lái)評(píng)定設(shè)計(jì)車的安全性能。這樣一方面節(jié)省時(shí)間，縮短開(kāi)發(fā)周期，另一方面節(jié)約了一些不必 要的試制樣車，降低了成本。為了提供準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，明確的給予設(shè)計(jì)以指導(dǎo)，首先必須 要有一個(gè)匹配的非常準(zhǔn)確的標(biāo)桿車的有限元模型。目前車輛有限元碰撞仿真的最主要一 個(gè)環(huán)節(jié)就是匹配模型，只有匹配好了，用有限元仿真車輛碰撞才有意義，才能真正的指導(dǎo)設(shè) 計(jì)，而匹配車輛碰撞模型的重心是要匹配好車輛的正碰模型，然后再是其它比如偏置碰撞 和側(cè)面碰撞模型。目前匹配車輛正碰有限元模型的方法主要是首先由CAD數(shù)模，畫網(wǎng)格，然后 是賦材料，建好模型之后進(jìn)行碰撞仿真，將仿真結(jié)果與試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比(主要是對(duì)比車體加速 度)，如果仿真與試驗(yàn)一致，則該模型匹配完成，可以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)了 ；如果仿真與試驗(yàn) 不同，則需要更改模型里面的相關(guān)參數(shù)，而后再次進(jìn)行仿真，將仿真結(jié)果再次與試驗(yàn)對(duì)比， 看是否與試驗(yàn)一致，如果一致則輸出模型，否則繼續(xù)更改模型相關(guān)參數(shù)然后再次仿真，如此 不斷循環(huán)直到仿真與試驗(yàn)一致為止。然而影響車輛正碰的主要因素一般會(huì)有縱梁材料的種 類，縱梁的厚度，發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓的性能(碰撞中是否斷裂，斷裂時(shí)間)，副車架的安裝螺栓的性 能(碰撞中一般會(huì)斷，它的斷裂時(shí)間)，材料種類，厚度一般有2-4個(gè)變化范圍，如用普通高強(qiáng) 鋼，雙相鋼，或TRIP鋼材，而螺栓斷裂時(shí)間的變化范圍會(huì)很廣，可能斷，也可能不斷，時(shí)間可能從0毫米直到碰撞后期，如果將這些參數(shù)的每種變化都進(jìn)行一次仿真，再考率這些參數(shù) 之間的組合關(guān)系，將會(huì)是非常大的數(shù)據(jù)，(僅螺栓的斷裂時(shí)間從0到120毫秒，如果精確到毫 秒就要120種可能)，車輛碰撞仿真對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的需求較高，仿真運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，一般100萬(wàn) 個(gè)單元的正碰模型，用4CPU，4G內(nèi)存的計(jì)算機(jī)，仿真一次就要16小時(shí)以上。使用這種技術(shù)方 案，沒(méi)有重點(diǎn)，經(jīng)常由于考慮的參數(shù)變化范圍廣，需要循環(huán)次數(shù)多，匹配過(guò)程持續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)， 且得不到與試驗(yàn)匹配較好的模型，工程師不得不降低匹配精度要求，而進(jìn)入下一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)， 從而又導(dǎo)致后續(xù)的仿真設(shè)計(jì)精度都不高。因此，現(xiàn)行技術(shù)方案試驗(yàn)周期長(zhǎng)，且精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種能夠縮短車輛正碰有限元模型 設(shè)計(jì)周期的快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，其精度較高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，包括如下步 驟
步驟一、獲取碰撞數(shù)據(jù)、CAD數(shù)模及相關(guān)參數(shù)對(duì)標(biāo)桿車進(jìn)行正面碰撞，獲取標(biāo)桿車在 碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí)間曲線及正碰試驗(yàn)數(shù)據(jù)、車輛CAD數(shù)模，同時(shí)獲取標(biāo)桿車的各 種參數(shù)；
步驟二、創(chuàng)建正向有限元模型對(duì)撞壁的車輛模型各部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并對(duì)各部件賦 予部件相應(yīng)材料特性，創(chuàng)建車輛有限元模型；
步驟三、初步仿真運(yùn)算將生成的車輛有限元模型提交到運(yùn)算器中，進(jìn)行碰撞仿真，并 將碰撞仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；
步驟四、創(chuàng)建逆向有限元模型使壁障撞向步驟二中的車輛有限元模型，方向?yàn)榕c試驗(yàn) 中車輛運(yùn)動(dòng)方向相反，將標(biāo)桿車在碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí)間曲線賦予壁障，使壁障的 位移與時(shí)間關(guān)系按該曲線進(jìn)行；
步驟五、仿真運(yùn)算將生成的逆向有限元模型提交到運(yùn)算器中進(jìn)行碰撞仿真，并將碰撞 仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；
步驟六、數(shù)據(jù)比對(duì)分析將步驟三與步驟五輸出的相同含義的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，確定 需調(diào)整部件的取值范圍；
步驟七、根據(jù)步驟六對(duì)比結(jié)果，對(duì)步驟二中正向有限元模型的需調(diào)整部件進(jìn)行重新參 數(shù)賦值；
步驟八、仿真運(yùn)算將步驟七所得正向有限元模型提交到運(yùn)算器中，進(jìn)行碰撞仿真，并 將碰撞仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；
步驟九、將步驟八所得數(shù)據(jù)與標(biāo)桿車正面碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)舉行比對(duì)，當(dāng)二者結(jié)果不一致 時(shí)，返回步驟七；當(dāng)二者結(jié)果一致時(shí)，輸出該有限元模型。上述步驟四包括
a、將車輛正向有限元模型進(jìn)行固定；
b、對(duì)壁障添加強(qiáng)制位移。具體來(lái)講，上述步驟a中包括
al、將步驟二中創(chuàng)建的正向有限元模型初速度設(shè)置為零；
a2、在al中車輛的正向有限元模型B柱及其所在的車輛橫截面內(nèi)的部件添加固定約束，約束6自由度。具體來(lái)講，上述步驟b中包括
bl、建立橫坐標(biāo)為時(shí)間、縱坐標(biāo)為位移的與標(biāo)桿車在碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí)間曲 線相同的曲線；
b2、使壁障以步驟bl中定義的曲線進(jìn)行強(qiáng)制位移，并設(shè)置壁障沿車輛正面運(yùn)動(dòng)，即與 車輛正對(duì)方向運(yùn)動(dòng)。此外，步驟六中對(duì)部件的受力情況進(jìn)行比對(duì)。進(jìn)一步講，上述的部件包括縱梁、副車架與車身連接處螺栓。此外，步驟六中對(duì)壁障的受力與吸能進(jìn)行比對(duì)。采用上述技術(shù)方案，由于在原有方案的基礎(chǔ)上，增加了創(chuàng)建逆向有限元模型過(guò)程， 并將正向和逆向的仿真過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而能夠快速確定模型中決定匹配準(zhǔn) 確度的關(guān)鍵區(qū)域，然后再回到常規(guī)建模方法上，利用從逆向與正向相關(guān)參數(shù)對(duì)比中獲得的 關(guān)鍵區(qū)域的參數(shù)取值，調(diào)整正向模型，使得正向模型可以快速匹配好，其有效地減少了車輛 正碰有限元模型設(shè)計(jì)周期，且設(shè)計(jì)精度較高。


下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明 圖1為本發(fā)明的方法步驟流程圖2為標(biāo)桿車在碰撞過(guò)程中的位移(潰縮距離)與時(shí)間曲線；
圖3為正向與逆向模型仿真運(yùn)算中縱梁受力曲線圖4為正向與逆向模型仿真運(yùn)算中副車架管梁受力對(duì)比曲線圖5為正向與逆向模型仿真運(yùn)算中副車架后安裝點(diǎn)螺栓受力對(duì)比曲線圖6為正向與逆向模型仿真運(yùn)算中壁障受力對(duì)比曲線圖7為正向與逆向模型仿真運(yùn)算中壁障吸能對(duì)比曲線圖。
具體實(shí)施例方式按圖1所示，以某車型56公里正碰模型建立以及匹配為例，本發(fā)明的快速匹配車 輛正碰有限元模型的方法，包括如下步驟
步驟一、獲取碰撞數(shù)據(jù)、CAD數(shù)模及相關(guān)參數(shù)對(duì)標(biāo)桿車進(jìn)行正面碰撞，獲取標(biāo)桿車在 碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí)間曲線及正碰試驗(yàn)數(shù)據(jù)、車輛CAD數(shù)模，同時(shí)獲取標(biāo)桿車的各 種參數(shù)；
按GB 11551-2003或者FMVSS 208等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)桿車進(jìn)行正面碰撞，以獲取標(biāo)桿車的正 碰試驗(yàn)數(shù)據(jù)，主要是駕駛員側(cè)車體加速度曲線，該曲線通過(guò)試驗(yàn)時(shí)固定在B柱下端、或者后 排座椅橫梁附近的加速度計(jì)采集獲得。按SAE J211標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濾波方法，以CFC60對(duì)所獲 得車體加速度曲線進(jìn)行濾波處理得到濾波后車體加速度曲線，根據(jù)微積分與運(yùn)動(dòng)學(xué)基本原 理“速度=加速度求積分，位移=速度求積分”，對(duì)所得到曲線結(jié)合初速度從零時(shí)刻開(kāi)始進(jìn) 行二次積分得到標(biāo)桿車在碰撞過(guò)程中的位移(潰縮距離)與時(shí)間曲線(如圖2所示)。同時(shí)獲取車輛的三維CAD數(shù)模，該車滿載、半載、空載、時(shí)的地面數(shù)模，該車的質(zhì) 量明細(xì)表，包括各個(gè)部件的重量；測(cè)試該車的重量參數(shù)，包括，滿載、半載、空載質(zhì)量及與之對(duì)應(yīng)的前后軸質(zhì)量分配，測(cè)試前后懸架上的彈簧剛度，減震器阻尼系數(shù)，各個(gè)輪胎的氣壓。步驟二、創(chuàng)建正向有限元模型對(duì)撞壁的車輛模型各部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并對(duì)各部 件賦予部件屬性值，創(chuàng)建車輛有限元模型；
按碰撞模型網(wǎng)格劃分要求(最小尺寸大于5mm、鈑金件中面劃分網(wǎng)格、單元的翹曲小于 12°，雅克比系數(shù)大于0.6等)，對(duì)部件(主要是白車身和底盤零部件)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。此時(shí)不 考慮內(nèi)外飾等塑料部件，也不考慮車內(nèi)的座椅等部件，這些部件在整車碰撞仿真中影響因 素小，后期將他們的重量加到車輛模型上即可。獲取材料特性，主要是各種板材的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線。給所畫好的網(wǎng)格添加屬性， 包括厚度、材料、單元公式等。按實(shí)際結(jié)構(gòu)連接模型中的各部件，其具體包括焊點(diǎn)以Spotffeld單元模擬；各種 運(yùn)動(dòng)副鏈接，比如輪胎繞轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸之間的萬(wàn)向節(jié)，轉(zhuǎn)向拉桿與轉(zhuǎn)向器之間的球 銷聯(lián)接，擺臂與減震器之間的鏈接等使用相應(yīng)的joint單元模擬；副車架前后安裝螺栓，發(fā) 動(dòng)機(jī)懸置與車身之間的安裝螺栓、用轉(zhuǎn)動(dòng)joint單元模擬，該螺栓外圍的襯套用實(shí)體橡膠 單元模擬；
添加各種邊界條件選擇RIGIDWALL_PLANAR類型的剛性面作為地面，該地面與輪胎 最下點(diǎn)距離2mm以內(nèi)；壁障用RIGIDWALL_GEOMETRIC類型的剛性墻壁，該壁障置于車輛前 部2mm以內(nèi)；接觸在模型中叫做CONTACT，作用是在仿真過(guò)程中單元相撞之后使其跟實(shí)際一 樣產(chǎn)生相互作用力，此處需要建立整車自接觸，以及車輛與壁障之間的接觸；垂直向下加速 度，模擬現(xiàn)實(shí)中車輛所受的重力加速度；初速度，給整車賦予與試驗(yàn)中車輛碰撞時(shí)相同的運(yùn) 行速度。輸出控制設(shè)置一般碰撞仿真要設(shè)置輸出動(dòng)畫(d3plot文件)，系統(tǒng)能量文件 (glstat文件)，單個(gè)部件在碰撞中的能量變化(matsum文件)等常用輸出數(shù)據(jù)，還要設(shè)置以 下輸出車體加速度曲線在B柱下端，建一個(gè)邊長(zhǎng)25mm的立方體給其賦予剛性材料特性 (mat_rigid)，用該立方體模擬試驗(yàn)中加速度計(jì)的固定座，在其任意頂點(diǎn)上建立加速度計(jì)單 元ELEMENT_SEATBELT_ACCELEROMETER，該加速度計(jì)的坐標(biāo)系與整車坐標(biāo)系相同，(ζ垂直 向上，y指向駕駛員右側(cè)，χ指向車輛后)，在DATABASE_N0DE0UT中設(shè)置DT為1.E-4 (每0. 1 毫秒記錄一次該點(diǎn)的加速度)；傳力通道上的截面力，輸出界面力的主要目的是對(duì)比該部件 在碰撞中受力特性，進(jìn)而為設(shè)計(jì)更改提供參考依據(jù)，用DATABASE_CR0SS_SECTI0N定義，主 要定義以下部件主縱梁截面、上前縱梁截面、扭矩盒截面、副車架管梁截面；使運(yùn)算器輸 出螺栓碰撞中的受力情況，將DATABASE_JNTFORC DT設(shè)置為1. E_4(每0. 1毫秒記錄一次 該螺栓受力情況)；輸出壁障在碰撞仿真過(guò)程中的受力情況，將DATABASE_RWFORC設(shè)置為 1. E-4 (每0. 1毫秒記錄一次壁障受力情況)。調(diào)整模型重量將畫網(wǎng)格時(shí)未畫的內(nèi)外飾，以及座椅的質(zhì)量，以質(zhì)量點(diǎn)的形式均布 在車上與其相連的部件網(wǎng)格上。整體模型仿真控制設(shè)置仿真總時(shí)長(zhǎng)(正碰一般選擇120毫秒)，整體沙漏能控制， 整體殼單元特性控制，等常規(guī)整體模型仿真控制。模型檢查與調(diào)整網(wǎng)格穿透檢查在畫網(wǎng)格的過(guò)程中會(huì)根據(jù)需要對(duì)部件的幾何進(jìn) 行一些簡(jiǎn)化處理，在處理之后有可能造成兩個(gè)部件之間的干涉，在此處要將各種干涉調(diào)整 開(kāi)；質(zhì)量檢查確保有限元模型的總質(zhì)量與試驗(yàn)時(shí)狀態(tài)相同，包括總質(zhì)量，質(zhì)心位置 ’初始以及邊界條件檢查檢查車輛初速度，車輛與墻壁之間接觸的定義，剛性墻的正方向；檢查 部件之間的焊接看是否有漏焊的部件。輸出模型模型檢查調(diào)整完畢后，可以輸出模型，用于運(yùn)算。步驟三、初步仿真運(yùn)算將生成的車輛有限元模型提交到運(yùn)算器中，進(jìn)行碰撞仿 真，并將碰撞仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；
將步驟二中生成的車輛碰撞有限元模型，提交到運(yùn)算器當(dāng)中，進(jìn)行運(yùn)算(即碰撞仿真)。 該運(yùn)算過(guò)程，主要是運(yùn)算器根據(jù)各種有限元基礎(chǔ)理論將模型轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型而后進(jìn) 行運(yùn)算，該過(guò)程所需時(shí)間與計(jì)算機(jī)硬件相關(guān)，也與模型的大小(單元數(shù)，節(jié)點(diǎn)數(shù))有關(guān)，一般 4cpu,4G內(nèi)存的機(jī)器算一個(gè)100萬(wàn)單元的車輛正碰模型要15-24小時(shí)。運(yùn)算結(jié)束后會(huì)持續(xù) 輸出前期所定義的各種輸出數(shù)據(jù)，包括d3plot (動(dòng)畫)，secf0rc (截面力)，glstat (系 統(tǒng)能量統(tǒng)計(jì))，nodoUt (加速度計(jì)相關(guān)輸出)，jntforc (鉸接單元受力，包括模擬螺栓的受 力)，rwforc (壁障受力)等。上述步驟一至步驟三中的敘述均屬于現(xiàn)有技術(shù)的描述。步驟四、創(chuàng)建逆向有限元模型使壁障以撞向步驟二中的車輛有限元模型方式，將 標(biāo)桿車在碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí)間曲線賦予壁障；
a、將車輛正向有限元模型進(jìn)行固定；
al、將步驟二中創(chuàng)建的正向有限元模型初速度設(shè)置為零；
a2、在al中車輛的正向有限元模型B柱及其所在的車輛橫截面內(nèi)的部件添加固定約 束，約束車體6個(gè)自由度。b、對(duì)壁障添加強(qiáng)制位移。bl、建立橫坐標(biāo)為時(shí)間、縱坐標(biāo)為位移的與標(biāo)桿車在碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí) 間曲線(圖2)相同的曲線；
b2、將步驟bl中定義的曲線賦予壁障，并設(shè)置壁障沿車輛正面運(yùn)動(dòng)。即給原來(lái)的正面 壁障添加移動(dòng)選項(xiàng)，_M0TI0N，bl所定義曲線賦予該運(yùn)動(dòng)，并且設(shè)置其運(yùn)動(dòng)方向?yàn)?1，0，0) 即沿車輛正面運(yùn)動(dòng)。輸出該模型。步驟五、仿真運(yùn)算將生成的逆向有限元模型提交到運(yùn)算器中進(jìn)行碰撞仿真，并將 碰撞仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；此方法與步驟三相同。步驟六、數(shù)據(jù)比對(duì)分析將步驟三與步驟五輸出的相同含義的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析， 確定需調(diào)整部件的取值范圍；
在數(shù)據(jù)對(duì)比分析中，要查看正向和逆向仿真過(guò)程中能量變化是否合理，即總能量是否 保持恒定，總的動(dòng)能和內(nèi)能有無(wú)突變，沙漏能是否小于總能量的10% ；從動(dòng)畫中看是否還是 存在漏焊的部件，碰撞是否合理(比如部件沒(méi)有撞擊壁障，而是穿透壁障)，以及部件的變形 情況。此外，對(duì)部件的受力情況進(jìn)行比對(duì)，主要目的是，找出兩個(gè)模型中相同變量(如縱梁受 力、副車架后安裝點(diǎn)螺栓受力)的差值。有以下幾方面的受力分析
縱梁受力對(duì)比分析，對(duì)比正向與逆向模型中縱梁受力(圖3)，正向模型的縱梁受力大小 與逆向相同，但是提前了一段時(shí)間，說(shuō)明正向模型縱梁之前的零件(防撞梁與系能盒軟，需 要加強(qiáng))；
副車架管梁受力分析(圖4)，從對(duì)比中可發(fā)現(xiàn)正向模型的管梁受力比逆向大了，需要降低它的受力，可以通過(guò)減弱其材料讓其與逆向時(shí)峰值相同；
副車架后安裝點(diǎn)螺栓受力對(duì)比分析(圖5)，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)正向模型螺栓受力明顯超出 逆向，螺栓，要使其在力達(dá)到逆向的峰值力時(shí)斷裂；
壁障受力與吸能對(duì)比分析(圖6，圖7)，通過(guò)壁障受力分析，可以發(fā)現(xiàn)正向模型的壁障 受力明顯大于逆向模型，而且正向模型壁障的吸能多過(guò)逆向模型，尤其是在35毫秒處，此 處需要在車身上設(shè)置相關(guān)失效才能使壁障受力下降。步驟七、根據(jù)步驟六對(duì)比結(jié)果，對(duì)步驟二中正向有限元模型的需調(diào)整部件進(jìn)行重 新參數(shù)賦值；
具體包括
根據(jù)縱梁受力對(duì)比分析結(jié)果，加強(qiáng)防撞梁強(qiáng)度，材料更換為屈服強(qiáng)度更高的材料； 根據(jù)副車架管梁受力分析，可將副車架管梁的材料降低；
根據(jù)壁障受力與吸能對(duì)比分析，可知在35毫秒左右可以讓副車架安裝螺栓螺栓斷裂； 根據(jù)壁障受力與吸能對(duì)比分析，由于需要在35毫秒斷裂，正好與上述敘述對(duì)應(yīng)，可知 該螺栓是在35毫秒斷裂。步驟八、仿真運(yùn)算將步驟七所得正向有限元模型提交到運(yùn)算器中，進(jìn)行碰撞仿 真，并將碰撞仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；此方法與步驟三相同，在此不再贅述。步驟九、將步驟八所得數(shù)據(jù)與標(biāo)桿車正面碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)舉行比對(duì)，當(dāng)二者結(jié)果不 一致時(shí)，返回步驟七；當(dāng)二者結(jié)果一致時(shí)，輸出該有限元模型。上述對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的敘述，是對(duì)本發(fā)明方法的一種設(shè)計(jì)思想，其不限于上述實(shí) 施方式中的具體描述，只要是在創(chuàng)建車輛正碰有限元過(guò)程中增設(shè)創(chuàng)建逆向有限元模型，并 對(duì)正向和逆向兩種仿真運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)以調(diào)整正碰有限元模型的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到 縮短創(chuàng)建模型所需周期、提高精度為目的之思想(或方法、流程等)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
1.一種快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，包括如下步驟步驟一、獲取碰撞數(shù)據(jù)、CAD數(shù)模及相關(guān)參數(shù)對(duì)標(biāo)桿車進(jìn)行正面碰撞，獲取標(biāo)桿車在 碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí)間曲線及正碰試驗(yàn)數(shù)據(jù)、車輛CAD數(shù)模，同時(shí)獲取標(biāo)桿車的各 種參數(shù)；步驟二、創(chuàng)建正向有限元模型對(duì)撞壁的車輛模型各部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并對(duì)各部件賦 予部件屬性值，創(chuàng)建車輛有限元模型；步驟三、初步仿真運(yùn)算將生成的車輛有限元模型提交到運(yùn)算器中，進(jìn)行碰撞仿真，并 將碰撞仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；其特征在于步驟四、創(chuàng)建逆向有限元模型使壁障撞向步驟二中的車輛有限元模型，方向?yàn)榕c試驗(yàn) 中車輛運(yùn)動(dòng)方向相反，將標(biāo)桿車在碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí)間曲線賦予壁障，使壁障的 位移與時(shí)間關(guān)系按該曲線進(jìn)行；步驟五、仿真運(yùn)算將生成的逆向有限元模型提交到運(yùn)算器中進(jìn)行碰撞仿真，并將碰撞 仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；步驟六、數(shù)據(jù)比對(duì)分析將步驟三與步驟五輸出的相同含義的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，確定 需調(diào)整部件的參數(shù)取值范圍；步驟七、根據(jù)步驟六對(duì)比結(jié)果，對(duì)步驟二中正向有限元模型的需調(diào)整部件重新進(jìn)行參 數(shù)賦值；步驟八、仿真運(yùn)算將步驟七所得正向有限元模型提交到運(yùn)算器中，進(jìn)行碰撞仿真，并 將碰撞仿真過(guò)程數(shù)據(jù)輸出；步驟九、將步驟八所得數(shù)據(jù)與標(biāo)桿車正面碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)舉行比對(duì)，當(dāng)二者結(jié)果不一致 時(shí)，返回步驟七；當(dāng)二者結(jié)果一致時(shí)，輸出該有限元模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，其特征在于步驟四包括a、將車輛正向有限元模型進(jìn)行固定；b、對(duì)壁障添加強(qiáng)制位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，其特征在于步驟a中 包括al、將步驟二中創(chuàng)建的正向有限元模型初速度設(shè)置為零；a2、在al中車輛的正向有限元模型B柱及其所在的車輛橫截面內(nèi)的部件添加固定約 束，約束6自由度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，其特征在于步驟b中 包括bl、建立橫坐標(biāo)為時(shí)間、縱坐標(biāo)為位移的與標(biāo)桿車在碰撞過(guò)程中的潰縮距離與時(shí)間曲 線相同的曲線；b2、將步驟bl中定義的曲線賦予壁障，并設(shè)置壁障沿車輛正面運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，其特征在于步驟六 中對(duì)部件的受力情況進(jìn)行比對(duì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，其特征在于所述的部件包括縱梁、副車架螺栓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速匹配車輛正碰有限元模型的方法，其特征在于步驟六 中對(duì)壁障的受力與吸能進(jìn)行比對(duì)。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種汽車計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方法，尤其是一種快速匹配車輛正碰有限元模型的方法。該方法在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，增加了創(chuàng)建逆向有限元模型過(guò)程，并將正向和逆向的仿真過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而能夠快速確定模型中決定匹配準(zhǔn)確度的關(guān)鍵區(qū)域，然后再回到常規(guī)建模方法上，利用從逆向與正向相關(guān)參數(shù)對(duì)比中獲得的關(guān)鍵區(qū)域的參數(shù)取值，調(diào)整正向模型，使得正向模型可以快速匹配好，其有效地減少了車輛正碰有限元模型設(shè)計(jì)周期，且設(shè)計(jì)精度較高。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102117360SQ20101061831
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者孫華鋒, 張凱, 李莉, 王鐠巍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)城汽車股份有限公司