考慮塑性鉸特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種考慮塑性鉸特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法，屬于汽車車身設(shè)計(jì)領(lǐng)域。首先求解轎車車身梁骨架復(fù)雜形狀斷面的橫截面積、彎扭慣性矩特性，其次創(chuàng)建轎車車身梁骨架模型，然后生成薄壁梁?jiǎn)卧乃苄糟q模型特性，賦值給Belytschko?Schwer（BS）梁?jiǎn)卧牟牧咸匦?，該材料特性選取LS?DYNA軟件的MAT 29號(hào)材料類型；最后生成LS?DYNA軟件可以求解的關(guān)鍵字文本文件，調(diào)用LS?DYNA軟件進(jìn)行碰撞求解。采用梁?jiǎn)卧罱ㄜ嚿砉羌苣Ｐ?，塑性鉸模型模擬梁的彎曲、扭轉(zhuǎn)以及壓潰變形，進(jìn)行碰撞分析，求解結(jié)果可靠，方便用戶操作，極大縮減了建模周期，將會(huì)對(duì)轎車車身設(shè)計(jì)有重要的指導(dǎo)作用。
【專利說(shuō)明】
考慮塑性絞特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及汽車車身設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)及一種轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法， 尤指一種考慮塑性較特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法。主要用于快速求解薄壁 梁?jiǎn)卧臄嗝骒o態(tài)力學(xué)特性與動(dòng)態(tài)塑性較力學(xué)特性，從而實(shí)現(xiàn)轎車車身梁骨架的快速建模 與求解。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車車身結(jié)構(gòu)碰撞設(shè)計(jì)是汽車行業(yè)的核屯、技術(shù)之一。為了縮短設(shè)計(jì)周期與試驗(yàn)成 本，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到汽車行業(yè)中。汽車碰撞的計(jì)算機(jī)仿真模擬 通常采用有限元分析方法。汽車車身結(jié)構(gòu)由薄板沖壓，經(jīng)點(diǎn)焊而成。在有限元仿真分析時(shí)， 先將薄板結(jié)構(gòu)劃分成平面四邊形板單元，然后施加邊界條件，由商業(yè)軟件LS-DYNA或者 ABAQUS進(jìn)行求解。由于四邊形板單元的數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)自由度在100萬(wàn)左右，從而求解計(jì)算 量大，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)周期。目前只有梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)?chuàng)建的車身結(jié)構(gòu)的線性有限元分析，即靜態(tài)彎扭 剛度計(jì)算、頻率動(dòng)剛度計(jì)算，未有動(dòng)態(tài)非線性有限元分析來(lái)模擬車身結(jié)構(gòu)的碰撞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種考慮塑性較特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析 方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題。本發(fā)明解決上述轎車車身梁骨架碰撞分析的難題， 采用梁?jiǎn)卧獊?lái)創(chuàng)建車身結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)自由度數(shù)量大約在1000 W內(nèi)，計(jì)算時(shí)間短，從而加速轎車 車身的碰撞設(shè)計(jì)。
[0004] 本發(fā)明的上述目的通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] 考慮塑性較特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法，包括W下步驟：
[0006] 1)首先繪制復(fù)雜斷面的幾何形狀，包含開(kāi)口斷面、閉口單室斷面、閉口雙室斷面、 閉口=室斷面、W及W上=種閉口斷面帶有翻邊的情況，也就是閉口 +開(kāi)口的情形，共屯種 類型斷面形狀;然后求解W上屯種斷面的靜態(tài)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)塑性較特性，靜態(tài)力學(xué)特性 包括:靜態(tài)彎曲慣性矩、靜態(tài)扭轉(zhuǎn)慣性矩W及靜態(tài)斷面面積;動(dòng)態(tài)塑性較特性包括:動(dòng)態(tài)塑 性圧潰特性、動(dòng)態(tài)塑性彎曲特性W及動(dòng)態(tài)塑性扭轉(zhuǎn)特性；
[0007] 2)創(chuàng)建轎車車身梁骨架模型，采用Belytschko-Schwer(BS)梁搭建車身骨架模型， 該BS梁采用LS-DYNA軟件的Belytschko-Schwer梁?jiǎn)卧?br>[000引3)生成薄壁梁?jiǎn)卧乃苄暂^模型特性，賦值給BS梁?jiǎn)卧牟牧咸匦裕摬牧咸匦?選取LS-DYNA的MT 29號(hào)材料類型；
[0009] 4)生成LS-DYNA軟件可W求解的關(guān)鍵字文本文件，調(diào)用LS-DYNA軟件進(jìn)行碰撞求 解。
[0010] 所述的步驟1)中，閉口 =室斷面形狀的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)慣性矩的求解方法是：
[0011]
[001 ^ 其中qi，Q2 W及q巧W通過(guò)下面方程組進(jìn)行求解：
[0013]
[0014] Fi，F(xiàn)2和F3分別為斷面的第一 室、第二室和第S室所圍成的面積;Lu, Li,..和心分別為上板、下板、中板W及加強(qiáng)板的長(zhǎng) 度;1/ U和1/ m分別為上板和中板部分長(zhǎng)度;tu，tl，tm和tr分別為上板、下板、中板W及加強(qiáng)板 的厚度。
[0015] 步驟1)中所述的動(dòng)態(tài)塑性壓潰特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限 元板單元網(wǎng)格，將薄壁梁碰撞剛性墻，從而得到的碰撞支反力與壓潰量的關(guān)系，也即塑性壓 潰特性；
[0016] 動(dòng)態(tài)塑性彎曲特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格， 將薄壁梁一端固定，繞Y軸或Z軸彎曲另一端，從而得到彎矩與彎曲角度的關(guān)系，也即塑性彎 曲特性；
[0017] 動(dòng)態(tài)塑性扭轉(zhuǎn)特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格， 將薄壁梁一端固定，繞X軸扭轉(zhuǎn)另一端，從而得到扭矩與扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，也即塑性扭轉(zhuǎn)特 性。
[0018] 所述的步驟3)中塑性較模型的創(chuàng)建方法W及塑性較模型的構(gòu)成，塑性較模型是由 4種彈黃組成，包括1種壓縮彈黃，2種分別為Y方向和Z方向的彎曲彈黃，1種繞X方向的扭轉(zhuǎn) 彈黃;將該塑形較模型賦值給LS-DYNA的MAT 29號(hào)材料類型，然后再將該材料賦值給BS梁?jiǎn)?元，從而可W采用BS梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)?chuàng)建車身骨架;該方法塑形較彈黃單元與BS梁?jiǎn)卧ㄟ^(guò)自由度 凝聚，縮減為一個(gè)超單元，內(nèi)部自由度被隱藏，外部自由度對(duì)用戶開(kāi)發(fā)，用戶只需要針對(duì)外 部自由度建模，不必關(guān)注塑性較單元與BS梁?jiǎn)卧年P(guān)系，從而可W加速車身骨架的建模過(guò) 程。
[0019] 本發(fā)明的有益效果在于:梁?jiǎn)卧c塑性較單元組合可W真實(shí)的模擬轎車車身碰撞 過(guò)程。梁?jiǎn)卧M了結(jié)構(gòu)的彈性變形，塑性較單元模擬了結(jié)構(gòu)的塑性變形。采用本發(fā)明方法 可在2-3天內(nèi)創(chuàng)建轎車車身骨架模型，分析時(shí)間只需10分鐘左右，極大地提高了轎車碰撞設(shè) 計(jì)的效率，縮短了設(shè)計(jì)周期，尤其解決了困擾轎車車身結(jié)構(gòu)概念階段耐撞性分析領(lǐng)域的難 題。
[0020] 本發(fā)明的方法區(qū)別于其他轎車車身結(jié)構(gòu)耐撞性分析方法:采用梁?jiǎn)卧罱ㄜ嚿砉?架模型，用塑性較模型模擬梁的彎曲、扭轉(zhuǎn)W及壓潰變形，進(jìn)行碰撞分析、建模W及求解的 速度快，后處理方便，求解結(jié)果可靠;傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是集中質(zhì)量彈黃(LMSKKamal ,1970)模 型，模型太簡(jiǎn)化，無(wú)法觀察重要部件變形，精度不夠;現(xiàn)有的方法是利用板殼單元?jiǎng)澐值脑?細(xì)的車身結(jié)構(gòu)，有上100萬(wàn)自由度(20世紀(jì)80年代），碰撞計(jì)算量大，結(jié)構(gòu)不便修改優(yōu)化。非常 方便用戶的操作，極大縮減了建模周期，根據(jù)用戶的需求添加相應(yīng)的功能，從而方便地進(jìn)行 轎車車身的耐撞性分析，將會(huì)對(duì)轎車車身設(shè)計(jì)技術(shù)有重要的指導(dǎo)作用。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0022] 圖1為構(gòu)成轎車車身骨架梁?jiǎn)卧膹?fù)雜斷面形狀；
[0023] 圖2為屯種類型斷面形狀；
[0024] 圖3為塑性較模型示意圖；
[0025] 圖4為塑性壓潰變形定義及特性曲線；
[0026] 圖5為塑性彎曲變形定義及特性曲線；
[0027] 圖6為塑性扭轉(zhuǎn)變形定義及特性曲線；
[0028] 圖7為轎車車身骨架模型；
[0029] 圖8為轎車車身骨架組件爆炸視圖；
[0030] 圖9為轎車車身骨架組件梁?jiǎn)卧?6種斷面形狀；
[0031 ]圖10為車身骨架不同時(shí)刻變形示意圖；
[0032] 圖11為能量隨時(shí)間變化曲線；
[0033] 圖12為剛性墻支反力隨時(shí)間變化曲線；
[0034] 圖13為結(jié)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化曲線；
[0035] 圖14為能量隨關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位移變化曲線；
[0036] 圖15為碰撞力隨關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位移變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及其【具體實(shí)施方式】。
[0038] 本發(fā)明的考慮塑性較特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法，包括W下步 驟：
[0039] 1)首先繪制復(fù)雜斷面的幾何形狀，包含開(kāi)口斷面、閉口單室斷面、閉口雙室斷面、 閉口=室斷面、W及W上=種閉口斷面帶有翻邊的情況，也就是閉口 +開(kāi)口的情形，共屯種 類型斷面形狀;然后求解W上屯種斷面的靜態(tài)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)塑性較特性，靜態(tài)力學(xué)特性 包括:靜態(tài)彎曲慣性矩、靜態(tài)扭轉(zhuǎn)慣性矩W及靜態(tài)斷面面積;動(dòng)態(tài)塑性較特性包括:動(dòng)態(tài)塑 性圧潰特性、動(dòng)態(tài)塑性彎曲特性W及動(dòng)態(tài)塑性扭轉(zhuǎn)特性；
[0040] 2)創(chuàng)建轎車車身梁骨架模型，采用Belytschko-Schwer(BS)梁搭建車身骨架模型， 該BS梁采用LS-DYNA軟件的Belytschko-Schwer梁?jiǎn)卧?br>[0041] 3)生成薄壁梁?jiǎn)卧乃苄暂^模型特性，賦值給BS梁?jiǎn)卧牟牧咸匦?，該材料特?選取LS-DYNA的MT 29號(hào)材料類型；
[0042] 4)生成LS-DYNA軟件可W求解的關(guān)鍵字文本文件，調(diào)用LS-DYNA軟件進(jìn)行碰撞求 解。
[0043] 所述的步驟1)中，閉口 =室斷面形狀的扭轉(zhuǎn)慣性矩的求解方法是：
[0044]
[0045] 其中qi，q2W及Q3可W通過(guò)下面方程組進(jìn)行求解：
[0046]
[0047] ;Fi，F(xiàn)2和F3分別為斷面的第一 室、第二室和第=室所圍成的面積;L U，L1，..和k分別為上板、下板、中板W及加強(qiáng)板的長(zhǎng) 度;1/ U和1/ m分別為上板和中板部分長(zhǎng)度;tu，tl，tm和tr分別為上板、下板、中板W及加強(qiáng)板 的厚度。
[004引步驟1)中所述的動(dòng)態(tài)塑性壓潰特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限 元板單元網(wǎng)格，將薄壁梁碰撞剛性墻，從而得到的碰撞支反力與壓潰量的關(guān)系，也即塑性壓 潰特性；
[0049] 動(dòng)態(tài)塑性彎曲特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格， 將薄壁梁一端固定，繞Y軸或Z軸彎曲另一端，從而得到彎矩與彎曲角度的關(guān)系，也即塑性彎 曲特性；
[0050] 動(dòng)態(tài)塑性扭轉(zhuǎn)特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格， 將薄壁梁一端固定，繞X軸扭轉(zhuǎn)另一端，從而得到扭矩與扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，也即塑性扭轉(zhuǎn)特 性。所述的步驟3)中塑性較模型的創(chuàng)建方法W及塑性較模型的構(gòu)成，塑性較模型是由4種彈 黃組成，包括1種壓縮彈黃，2種分別為Y方向和Z方向的彎曲彈黃，1種繞X方向的扭轉(zhuǎn)彈黃； 將該塑性較模型賦值給LS-DYNA的MAT 29號(hào)材料類型，然后再將該材料賦值給BS梁?jiǎn)卧?，?而可W采用BS梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)?chuàng)建車身骨架;該方法塑性較彈黃單元與BS梁?jiǎn)卧ㄟ^(guò)自由度凝聚， 縮減為一個(gè)超單元，內(nèi)部自由度被隱藏，外部自由度對(duì)用戶開(kāi)發(fā)，用戶只需要針對(duì)外部自由 度建模，不必關(guān)注塑性較單元與BS梁?jiǎn)卧年P(guān)系，從而可W加速車身骨架的建模過(guò)程。
[0化1 ] 實(shí)施案例：
[0052] (1)梁?jiǎn)卧獢嗝骒o態(tài)力學(xué)特性的計(jì)算
[0053] 圖1為=室+開(kāi)口斷面形狀，該類型斷面是屯種斷面形狀中最為復(fù)雜的，W其為例 進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)。斷面形狀由節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)(X，Y)與飯金件厚度t來(lái)描述。車身設(shè)計(jì)過(guò)程中，斷面上 的節(jié)點(diǎn)有的可W移動(dòng);另外由于設(shè)計(jì)空間有限，有的節(jié)點(diǎn)不可移動(dòng)，是固定點(diǎn)，圖1中的可移 動(dòng)點(diǎn)和固定點(diǎn)僅做示例。沿著梁的軸向，閉口斷面的沖壓飯金件由點(diǎn)焊而成，采用六面體實(shí) 體有限元單元模擬焊點(diǎn)。每一個(gè)金屬薄板都可W近似的認(rèn)為由小的矩形片段組成。因此斷 面面積A可W表示為
[0054]
(1)
[0055] 其中，n、m分別為金屬薄板的數(shù)量和每一個(gè)金屬薄板的矩形片段數(shù)量，Al和ti分別 為第i個(gè)金屬薄板的面積和厚度，Iu為第i個(gè)金屬薄板第j個(gè)矩形片段的長(zhǎng)度。
[0056] 斷面對(duì)X軸和y軸的慣性矩及慣性積可W分別被定義為
[0057] 傑
[0058] 巧
[0化9] (4)
[0060]其中，（XiJ，yij)為第i個(gè)金屬薄板第j個(gè)矩形片段的中屯、，01功第i個(gè)金屬薄板第j 個(gè)矩形片段與X軸的夾角。
[00W] 通過(guò)Ix Jy和Ixy可W推導(dǎo)斷面的主慣性矩公式，即
[0062]
[0063] ^6)
[0064] 薄壁斷面的扭轉(zhuǎn)慣性矩的計(jì)算公式取決于斷面形狀類型，如圖2所示，其中開(kāi)口部 分的扭轉(zhuǎn)慣性矩Jd公式可W表示為
[00化]
(7)
[0066] 單室扭轉(zhuǎn)慣性矩乃、雙室扭轉(zhuǎn)慣性矩巧W及=室扭轉(zhuǎn)慣性矩分別為
[0067] (8)
[006引 巧）
[0069] 口0)
[0070] 其中qi、Q2 W及Q3可W通過(guò)方程組（11)進(jìn)行求解。
[0071] 1)
[0072] ，F(xiàn)i、F2和F3分別為斷面的第一 室、第二室和第=室所圍成的面積;L U、L1、L m和k分別為上板、下板、中板W及加強(qiáng)板的長(zhǎng) 度;I/ U和I/ m分別為上板和中板部分長(zhǎng)度;tu、11、tm和tr分別為上板、下板、中板W及加強(qiáng)板 的厚度。
[0073] 當(dāng)閉口斷面帶有翻邊時(shí)，如圖2的（C)、（e)、（g)所示，也稱為開(kāi)口 +閉口的組合斷面 時(shí)，扭轉(zhuǎn)剛度可^1吿父為
[0074]
：(12)：
[0075] 其中k為斷面室的數(shù)量。
[0076] 因此，彎曲慣性矩公式1、和^對(duì)于屯種斷面形狀是相同的。然而，扭轉(zhuǎn)慣性矩公式J 對(duì)于屯種斷面形狀是不同的。
[0077] (2)梁?jiǎn)卧獕簼?、彎曲W及扭轉(zhuǎn)特性的計(jì)算
[0078] 當(dāng)轎車發(fā)生碰撞時(shí)轎車車身骨架梁?jiǎn)卧獣?huì)發(fā)生壓潰、彎曲W及扭轉(zhuǎn)變形，為了很 好的模擬梁?jiǎn)卧淖冃?，在梁?jiǎn)卧B接處添加塑性較模型，如圖3所示，塑性較模型是由4種 彈黃組成，包括1種壓縮彈黃，2種分別為Y方向和Z方向的彎曲彈黃a種扭轉(zhuǎn)彈黃，因此在進(jìn) 行碰撞分析之前需要計(jì)算出各種不同梁的運(yùn)些特性。本發(fā)明通過(guò)有限元的方法計(jì)算運(yùn)些特 性，來(lái)提高碰撞求解精度。
[0079] 壓潰特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格，將薄壁梁 碰撞剛性墻，從而得到的碰撞支反力與壓潰量的關(guān)系，也即塑性壓潰特性，如圖4所示。
[0080] 彎曲特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格，將薄壁梁 一端固定，繞Y軸或Z軸彎曲另一端，從而得到彎矩與彎曲角度的關(guān)系，也即塑性彎曲特性， 如圖5所示。
[0081] 扭轉(zhuǎn)特性的定義W及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格，將薄壁梁 一端固定，繞X軸扭轉(zhuǎn)另一端，從而得到扭矩與扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，也即塑性扭轉(zhuǎn)特性，如圖6 所示。
[0082] (3)生成LS-DYNA格式的K文件碰撞求解
[0083] 創(chuàng)建好有限元模型之后，生成LS-DYNA格式的關(guān)鍵字文本文件，并調(diào)用LS-DYNA進(jìn) 行碰撞求解。求解完成后在自主開(kāi)發(fā)的軟件中進(jìn)行后處理，數(shù)據(jù)的分析，包括系統(tǒng)能量隨時(shí) 間變化曲線，碰撞力與時(shí)間曲線，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位移曲線。
[0084] 本實(shí)施例W-款轎車車身骨架為例，介紹本發(fā)明的實(shí)施效果。
[0085] W某一款車為例對(duì)車身骨架進(jìn)行簡(jiǎn)化，略去蒙皮等一些非承載結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建圖7所示 的轎車車身梁骨架有限元模型。該模型共有梁?jiǎn)卧?8個(gè)，運(yùn)48個(gè)梁?jiǎn)卧獨(dú)w屬于16個(gè)組件，運(yùn) 16個(gè)組件的劃分見(jiàn)圖8的爆炸視圖。每個(gè)組件中所有梁共享一個(gè)斷面形狀，16中斷面形狀如 圖9所示，因此該轎車車身結(jié)構(gòu)是組件化模型。對(duì)圖2所示的轎車結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐撞性分析。求解 的車身骨架變形如圖10所示。能量隨時(shí)間變化曲線如圖11所示，剛性墻支反力隨時(shí)間變化 曲線如圖12所示，結(jié)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化曲線如圖13所示，能量隨關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位移變化曲線如 圖14所示，碰撞力隨關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位移變化曲線如圖15所示。
[0086] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可W有各種更改和變化。凡對(duì)本發(fā)明所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等， 均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮塑性鉸特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法，其特征在于:包括以 下步驟： 1) 首先繪制復(fù)雜斷面的幾何形狀，包含開(kāi)口斷面、閉口單室斷面、閉口雙室斷面、閉口 三室斷面、以及以上三種閉口斷面帶有翻邊的情況，也就是閉口 +開(kāi)口的情形，共七種類型 斷面形狀;然后求解以上七種斷面的靜態(tài)力學(xué)特性和動(dòng)態(tài)塑性鉸特性，靜態(tài)力學(xué)特性包括： 靜態(tài)彎曲慣性矩、靜態(tài)扭轉(zhuǎn)慣性矩以及靜態(tài)斷面面積;動(dòng)態(tài)塑性鉸特性包括:動(dòng)態(tài)塑性圧潰 特性、動(dòng)態(tài)塑性彎曲特性以及動(dòng)態(tài)塑性扭轉(zhuǎn)特性； 2) 創(chuàng)建轎車車身梁骨架模型，采用BS梁搭建車身骨架模型，該BS梁采用LS-DYNA軟件的 Belytschko-Schwer 梁?jiǎn)卧? 3) 生成薄壁梁?jiǎn)卧乃苄糟q特性，賦值給BS梁?jiǎn)卧牟牧咸匦裕摬牧咸匦赃x取LS-DYNA的MAT 29號(hào)材料類型； 4) 生成LS-DYNA軟件可以求解的關(guān)鍵字文本文件，調(diào)用LS-DYNA軟件進(jìn)行碰撞求解。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮塑性鉸特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法，其 特征在干：所沭的步驟中，閉口二室斷面形狀的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)慣性矩的求解方法是：其中Φ，q2以及q3可以通過(guò)下面方程組進(jìn)行求解：F1 ,FdPF3分別為斷面的第一室、第二 室和第三室所圍成的面積;L u，L1，..和L r分別為上板、下板、中板以及加強(qiáng)板的長(zhǎng)度;I/ u和 I/ m分別為上板和中板部分長(zhǎng)度;tu，ti，U和tr分別為上板、下板、中板以及加強(qiáng)板的厚度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮塑性鉸特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法，其 特征在于:步驟1)中所述的動(dòng)態(tài)塑性圧潰特性的定義以及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有 限元板單元網(wǎng)格，將薄壁梁碰撞剛性墻，從而得到的碰撞支反力與圧潰量的關(guān)系，也即塑性 圧潰特性； 動(dòng)態(tài)塑性彎曲特性的定義以及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格，將薄 壁梁一端固定，繞Y軸或Z軸彎曲另一端，從而得到彎矩與彎曲角度的關(guān)系，也即塑性彎曲特 性； 動(dòng)態(tài)塑性扭轉(zhuǎn)特性的定義以及求解方法:對(duì)每個(gè)薄壁梁劃分有限元板單元網(wǎng)格，將薄 壁梁一端固定，繞X軸扭轉(zhuǎn)另一端，從而得到扭矩與扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，也即塑性扭轉(zhuǎn)特性。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮塑性鉸特性的轎車車身梁骨架碰撞建模與分析方法，其 特征在于:所述的步驟3)中塑性鉸模型的創(chuàng)建方法以及塑性鉸模型的構(gòu)成，塑性鉸模型是 由4種彈簧組成，包括1種壓縮彈簧，2種分別為Y方向和Z方向的彎曲彈簧，1種繞X方向的扭 轉(zhuǎn)彈簧;將該塑性鉸模型賦值給LS-DYNA的MAT 29號(hào)材料類型，然后再將該材料賦值給BS梁 單元，從而可以采用BS梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)?chuàng)建車身骨架;該方法塑性鉸彈簧單元與BS梁?jiǎn)卧ㄟ^(guò)自由 度凝聚，縮減為一個(gè)超單元，內(nèi)部自由度被隱藏，外部自由度對(duì)用戶開(kāi)發(fā)，用戶只需要針對(duì) 外部自由度建模，不必關(guān)注塑性鉸單元與BS梁?jiǎn)卧年P(guān)系，從而可以加速車身骨架的建模 過(guò)程。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK106021701SQ201610325890
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】左文杰, 桂春陽(yáng), 白建濤, 趙興
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)