車體上邊梁加強(qiáng)板及其控制曲線和控制曲面的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車體上邊梁設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車體上邊梁加強(qiáng)板及其控制曲線和控制曲面的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代車輛結(jié)構(gòu)中，車身上邊梁的截面寬度在不斷減小，已滿足乘員更寬闊的視野要求。
[0003]但截面寬度的減小會(huì)對(duì)車身的碰撞性能產(chǎn)生不利影響，引起安全問(wèn)題。這就要求車身上邊梁加強(qiáng)板在不斷減小截面寬度的情況下，通過(guò)自身結(jié)構(gòu)剛度來(lái)滿足碰撞安全。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，往往通過(guò)以下三種方式來(lái)提高車身上邊梁加強(qiáng)板自身的結(jié)構(gòu)剛度:1.采用超高強(qiáng)鋼板；2.采用高強(qiáng)鋼板并增加加強(qiáng)板的厚度；3.在碰撞發(fā)生折彎的區(qū)域增加局部加強(qiáng)板等。
[0005]而現(xiàn)有上邊梁加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)，主要依靠工程師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)積累，并沒(méi)有形成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)體系。然而，若車身上邊梁加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)不流暢則容易在型面扭曲或截面變化較大區(qū)域形成折彎或者壓潰，而一個(gè)流暢的加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)可以使正面碰撞力更迅速的從車前方傳遞到車后方并逐漸分散，減少折彎梁，降低壓潰風(fēng)險(xiǎn)?？梢?jiàn)，作為在碰撞時(shí)重要的承力零件，車身上邊梁加強(qiáng)板需要有足夠的剛度和流暢度，才能保證乘員艙的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種車體上邊梁加強(qiáng)板及其控制曲線和控制曲面的設(shè)計(jì)方法，基于該設(shè)計(jì)方法能夠有效快速得到一個(gè)結(jié)構(gòu)更流暢、更容易滿足車身剛度和碰撞需求的車體上邊梁加強(qiáng)板。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種車體上邊梁加強(qiáng)板的控制曲線的設(shè)計(jì)方法，包括步驟:
[0008]在XY平面上形成符合給定的上邊梁結(jié)構(gòu)和上邊梁加強(qiáng)板的若干控制斷面參數(shù)要求的曲率變化平滑的第一平面曲線；
[0009]在ZX平面上形成符合給定的上邊梁結(jié)構(gòu)和上邊梁加強(qiáng)板的若干控制斷面參數(shù)要求的曲率變化平滑的第二平面曲線；
[0010]基于所述第一平面曲線和第二平面曲線形成上邊梁加強(qiáng)板的空間控制曲線，使所述空間控制曲線上的任意一點(diǎn)的X、Y和Z坐標(biāo)滿足:x坐標(biāo)與所述第一平面曲線上的第一對(duì)應(yīng)點(diǎn)的X坐標(biāo)、所述第二平面曲線上的第二對(duì)應(yīng)點(diǎn)的X坐標(biāo)相同，Y坐標(biāo)與所述第一對(duì)應(yīng)點(diǎn)的Y坐標(biāo)相同，Z坐標(biāo)與所述第二對(duì)應(yīng)點(diǎn)的Z坐標(biāo)相同。
[0011]作為上述方案的改進(jìn)，通過(guò)以下步驟形成所述第一平面曲線和第二平面曲線:
[0012]根據(jù)給定的車體上邊梁結(jié)構(gòu)和上邊梁加強(qiáng)板的若干控制斷面，確定上邊梁加強(qiáng)板控制線上的若干控制點(diǎn)位置；
[0013]基于所述若干控制點(diǎn)位置，通過(guò)投影分別得到XY平面上對(duì)應(yīng)的若干控制點(diǎn)和ZX平面上對(duì)應(yīng)的若干控制點(diǎn)，從而得到連接所述XY平面上對(duì)應(yīng)的若干控制點(diǎn)的XY平面控制曲線和連接所述ZX平面上對(duì)應(yīng)的若干控制點(diǎn)的ZX平面控制曲線；
[0014]通過(guò)曲率梳分析方法分別對(duì)所述XY平面控制曲線和ZX平面控制曲線進(jìn)行調(diào)整，直至所述XY平面控制曲線和ZX平面控制曲線的曲率梳光滑連續(xù)，調(diào)整后的所述XY平面控制曲線和ZX平面控制曲線對(duì)應(yīng)構(gòu)成所述第一平面曲線和所述第二平面曲線。
[0015]作為上述方案的改進(jìn)，基于所述第一平面曲線和第二平面曲線，通過(guò)雙向投影方式得到所述上邊梁加強(qiáng)板的空間控制曲線。
[0016]作為上述方案的改進(jìn)，還包括步驟:
[0017]通過(guò)曲率梳分析方法對(duì)所述空間控制曲線進(jìn)行分析，若所述空間控制曲線的曲率梳不滿足光滑連續(xù)的要求，則繼續(xù)通過(guò)曲率梳分析方法對(duì)所述第一平面曲線和所述第二平面曲線進(jìn)行調(diào)整，直至所述空間控制曲線的曲率梳達(dá)到光滑連續(xù)的要求。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種車體上邊梁加強(qiáng)板的控制曲面的設(shè)計(jì)方法，包括步驟:
[0019]形成第一控制曲線，所述第一控制曲線根據(jù)上述車體上邊梁加強(qiáng)板的控制曲線的設(shè)計(jì)方法得到；
[0020]基于所述第一控制曲線形成車體上邊梁加強(qiáng)板的單曲率控制曲面；其中，所述第一控制曲線構(gòu)成所述控制曲面的第一邊界曲線，所述控制曲面與所述第一邊界曲線相對(duì)的第二邊界曲線為第二控制曲線，所述第二控制曲線與所述第一控制曲線之間的距離滿足:從上邊梁的前端部至連接車體中柱后部位置保持不變，從上邊梁的連接車體中柱后部位置至后端部線性增大。
[0021]作為上述方案的改進(jìn)，所述第一邊界曲線為所述控制曲面的上邊界控制曲線/下邊界控制曲線，所述第二邊界曲線對(duì)應(yīng)為所述控制曲面的下邊界控制曲線/上邊界控制曲線。
[0022]作為上述方案的改進(jìn)，所述基于所述第一控制曲線形成車體上邊梁加強(qiáng)板的單曲率控制曲面具體為:
[0023]以所述第一控制曲線作為引導(dǎo)曲線，根據(jù)拔模方向和預(yù)定的曲率掃掠出一單曲率曲面；
[0024]在所述單曲率曲面上找出與所述第一控制曲線之間的距離滿足預(yù)定條件的所述第二控制曲線；
[0025]所述第一控制曲線和第二控制曲線之間的單曲率曲面構(gòu)成所述單曲率控制曲面。
[0026]作為上述方案的改進(jìn)，還包括步驟:
[0027]通過(guò)曲率梳分析方法對(duì)所述第二控制曲線進(jìn)行分析，若所述第二控制曲線的曲率梳不滿足光滑連續(xù)的要求，則重新在所述單曲率曲面上找出與所述第一控制曲線之間的距離滿足預(yù)定條件的所述第二控制曲線，直至所述第二控制曲線的曲率梳達(dá)到光滑連續(xù)的要求。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種車體上邊梁加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括步驟:
[0029]根據(jù)上述的車體上邊梁加強(qiáng)板的控制曲面的設(shè)計(jì)方法形成車體上邊梁加強(qiáng)板的控制曲面，并基于預(yù)設(shè)的上邊梁加強(qiáng)板厚度得到上邊梁加強(qiáng)板的控制部；
[0030]基于給定的上邊梁結(jié)構(gòu)及預(yù)設(shè)的工程約束角度確定上邊梁加強(qiáng)板的第一焊接部、第二焊接部，從而形成連接所述控制部和第一焊接部的第一連接部以及連接所述控制部和第二焊接部的第二連接部，所述第一焊接部、第一連接部、控制部、第二連接部以及第二焊接部共同構(gòu)成車體上邊梁加強(qiáng)板。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)的車體上邊梁加強(qiáng)板的控制曲線的設(shè)計(jì)方法通過(guò)在XY平面和ZX平面上分別形成符合給定的上邊梁結(jié)構(gòu)和上邊梁加強(qiáng)板的若干控制斷面參數(shù)要求的曲率變化平滑的第一平面曲線和第二平面曲線，并基于所述第一平面曲線和第二平面曲線采用，例如雙向投影方式形成上邊梁加強(qiáng)板的空間控制曲線，快速有效。而且采用全參數(shù)化定義得到的上邊梁加強(qiáng)板控制曲線，提高了汽車上邊梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性及規(guī)律性，提高汽車車身剛度、流暢度和碰撞性能。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種車體上邊梁加強(qiáng)板的控制曲線的設(shè)計(jì)方法的流程示意圖。
[0033]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一種車體上邊梁加強(qiáng)板的控制曲面的設(shè)計(jì)方法的流程示意圖。
[0034]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中一種車體上邊梁加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)方法的流程示意圖。
[0035]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中一種車體上邊梁加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)方法的具體流程圖。
[0036]圖5是適用本發(fā)明實(shí)施例中一種車體上邊梁加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)方法的車體結(jié)構(gòu)的車體側(cè)視圖。
[0037]圖6是沿圖5所示的1-1方向上的剖面圖。
[0038]圖7是適用本發(fā)明實(shí)施例中一種車體上邊梁加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)方法的車體結(jié)構(gòu)的車體頂視圖。
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