本(ben)發明(ming)屬(shu)于(yu)CAD/CAE模(mo)型簡(jian)(jian)化和汽(qi)(qi)車(che)輕量化技術領(ling)域(yu)，涉及一(yi)種(zhong)基(ji)于(yu)簡(jian)(jian)化評(ping)估的(de)(de)汽(qi)(qi)車(che)部件設計方法，特別(bie)是(shi)一(yi)種(zhong)對汽(qi)(qi)車(che)耐撞性分(fen)(fen)析的(de)(de)CAD/CAE模(mo)型簡(jian)(jian)化和分(fen)(fen)析評(ping)價的(de)(de)方法流程。

背景技術：

基(ji)于有(you)限元技(ji)術仿真的(de)(de)(de)工程設(she)計(ji)(ji)與優化是一(yi)種(zhong)解決工業系統(tong)中(zhong)設(she)計(ji)(ji)問題的(de)(de)(de)有(you)效的(de)(de)(de)工具(ju)。模(mo)(mo)(mo)型(xing)簡(jian)化是通(tong)過(guo)對原始高保真模(mo)(mo)(mo)型(xing)進行簡(jian)化，以(yi)實現減少(shao)分析時(shi)間的(de)(de)(de)過(guo)程。模(mo)(mo)(mo)型(xing)驗證(zheng)(zheng)是通(tong)過(guo)比較CAE模(mo)(mo)(mo)型(xing)輸(shu)出及所測試驗結果以(yi)評估CAE模(mo)(mo)(mo)型(xing)在擬用途上的(de)(de)(de)有(you)效性和(he)(he)準(zhun)確性的(de)(de)(de)過(guo)程。成功(gong)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)(mo)型(xing)簡(jian)化和(he)(he)模(mo)(mo)(mo)型(xing)驗證(zheng)(zheng)能明顯減少(shao)在產品開發設(she)計(ji)(ji)初(chu)期(qi)的(de)(de)(de)時(shi)間和(he)(he)資金(jin)投入。

CAD模(mo)(mo)(mo)型特征(zheng)提取和(he)(he)排序能(neng)夠有效的(de)(de)(de)識別模(mo)(mo)(mo)型中存在的(de)(de)(de)特征(zheng)，并(bing)(bing)能(neng)對特征(zheng)按照體積(ji)大(da)小進行(xing)(xing)(xing)(xing)排序，設計(ji)者可以根(gen)據自己的(de)(de)(de)需(xu)(xu)求對需(xu)(xu)要保(bao)留的(de)(de)(de)特征(zheng)進行(xing)(xing)(xing)(xing)選擇(ze)。對CAD模(mo)(mo)(mo)型進行(xing)(xing)(xing)(xing)降維簡(jian)化即用(yong)梁單(dan)元替(ti)代(dai)細長(chang)桿件，中面替(ti)代(dai)實體，從而最快(kuai)的(de)(de)(de)得到(dao)分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)。雖然目前有大(da)量學者對CAD模(mo)(mo)(mo)型簡(jian)化進行(xing)(xing)(xing)(xing)了研究，也(ye)分(fen)別提出了這兩個方法，但是卻(que)并(bing)(bing)未將其和(he)(he)后續的(de)(de)(de)CAE模(mo)(mo)(mo)型建立和(he)(he)分(fen)析(xi)進行(xing)(xing)(xing)(xing)聯系，導(dao)致CAD模(mo)(mo)(mo)型簡(jian)化結(jie)果(guo)在實際工(gong)業生(sheng)產中可行(xing)(xing)(xing)(xing)性較低。

CAE模(mo)型(xing)(xing)進行子模(mo)型(xing)(xing)提取后，需要對(dui)其邊界條件進行穩健性分(fen)析，而目(mu)(mu)前(qian)(qian)沒有具體的量(liang)化步驟(zou)。同時，近似(si)(si)模(mo)型(xing)(xing)目(mu)(mu)前(qian)(qian)在(zai)工程中得(de)(de)到了廣泛的運用(yong)，因為其計(ji)算速度快而得(de)(de)到工程人員極大的重視，然而，目(mu)(mu)前(qian)(qian)缺乏(fa)近似(si)(si)模(mo)型(xing)(xing)與(yu)簡化模(mo)型(xing)(xing)的結合運用(yong)。

技術實現要素：

有(you)(you)鑒(jian)于(yu)此，本(ben)發明的(de)目的(de)在于(yu)提供一種基于(yu)簡化(hua)(hua)評估的(de)汽車部件設計方法，該方法考慮CAD/CAE模型(xing)特(te)征的(de)提取和維(wei)度的(de)降低(di)，并(bing)采用(yong)模型(xing)驗證評估指標對簡化(hua)(hua)后模型(xing)進行評價，利用(yong)簡化(hua)(hua)后模型(xing)進行輕量化(hua)(hua)設計，具有(you)(you)更(geng)高效率和較好的(de)可信度。

為達到上述目的，本發明提供如下(xia)技術方案：

一種基于簡化評估的汽車(che)部件設(she)計方(fang)法，該方(fang)法包括以下(xia)步(bu)驟(zou)：

步(bu)驟一：對初(chu)始(shi)CAD模型(xing)特征(zheng)進(jin)行(xing)分析(xi)，根據分析(xi)場景，將特征(zheng)進(jin)行(xing)排序(xu)，去除對后續分析(xi)影響(xiang)較(jiao)小的特征(zheng)，并判斷模型(xing)是否符(fu)合降維條件(jian)，對模型(xing)進(jin)行(xing)簡化(hua)；

步驟二：在簡化后(hou)的CAD模型基礎上建(jian)立CAE模型，包(bao)括(kuo)幾何(he)清理(li)、網格的劃(hua)分和(he)邊(bian)界條件施(shi)加(jia)，用殼(ke)單(dan)元替(ti)代體單(dan)元；

步(bu)驟三：基于分(fen)析場景，從整體CAE模(mo)型中(zhong)提取(qu)關(guan)注(zhu)部(bu)(bu)件，施加原始模(mo)型中(zhong)部(bu)(bu)分(fen)邊(bian)界條件，用EEARTH評估指標驗證簡化模(mo)型精(jing)度；

步驟(zou)四：用(yong)(yong)達(da)到精度要求(qiu)的(de)簡化模(mo)型(xing)(xing)代替原(yuan)始模(mo)型(xing)(xing)，用(yong)(yong)EEARTH驗證邊(bian)界條(tiao)件(jian)穩(wen)健性(xing)，若穩(wen)健性(xing)符合要求(qiu)，則(ze)用(yong)(yong)簡化模(mo)型(xing)(xing)獲取一定實(shi)驗設計對(dui)應(ying)的(de)數據組，然后采用(yong)(yong)近似模(mo)型(xing)(xing)對(dui)簡化模(mo)型(xing)(xing)仿真結果(guo)進行(xing)擬合，并用(yong)(yong)尋優方(fang)法(fa)在零部件(jian)允許厚度范圍內尋優，找到使(shi)產(chan)品安全性(xing)提高時的(de)結構最優值。

進(jin)(jin)一步的，在步驟一中(zhong)，首先基于后續分(fen)(fen)析的有限元場(chang)景，對原始CAD模(mo)型進(jin)(jin)行(xing)分(fen)(fen)析，將對分(fen)(fen)析過程(cheng)影響(xiang)較小的零部件(jian)(jian)的特(te)(te)征(zheng)進(jin)(jin)行(xing)排序，依據(ju)簡(jian)化程(cheng)度，對這些(xie)特(te)(te)征(zheng)進(jin)(jin)行(xing)刪減，并分(fen)(fen)析零部件(jian)(jian)是否滿(man)足(zu)降(jiang)維特(te)(te)征(zheng)，對薄壁件(jian)(jian)和長桿件(jian)(jian)使用中(zhong)性面和梁單元進(jin)(jin)行(xing)替代。

進一步(bu)的(de)，在步(bu)驟三中，分(fen)析主(zhu)要關注的(de)零部件，將關心區域進行子(zi)模(mo)型(xing)提取，即從(cong)整(zheng)體CAE模(mo)型(xing)分(fen)離出來，對子(zi)模(mo)型(xing)施(shi)加(jia)(jia)原始整(zheng)車(che)模(mo)型(xing)對應連接點(dian)的(de)運(yun)動情(qing)況，然后(hou)(hou)進行仿真(zhen)，提取原始CAE模(mo)型(xing)和(he)簡化后(hou)(hou)CAE模(mo)型(xing)中關鍵點(dian)的(de)仿真(zhen)結果進行比(bi)較，用(yong)EEARTH指標量化簡化模(mo)型(xing)精度(du)，若(ruo)精度(du)達(da)到要求(qiu)，則說明邊(bian)界條件施(shi)加(jia)(jia)方(fang)式正確。

進(jin)(jin)一(yi)步(bu)的(de)(de)，在(zai)(zai)步(bu)驟四(si)中，具體包括(kuo)驗證(zheng)關心(xin)區域鈑金件(jian)(jian)厚(hou)度發(fa)生(sheng)變化(hua)(hua)時(shi)(shi)，邊(bian)界條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)(jian)的(de)(de)穩健性是否(fou)符合(he)要求(qiu)，分(fen)別改(gai)變鈑金件(jian)(jian)厚(hou)度，得(de)到不同(tong)情況下的(de)(de)邊(bian)界條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)(jian)結果(guo)，用EEARTH評估(gu)指標(biao)量(liang)化(hua)(hua)評分(fen)結果(guo)，如(ru)若精度達標(biao)，則(ze)對簡(jian)(jian)化(hua)(hua)后模(mo)型(xing)(xing)一(yi)直(zhi)施(shi)加(jia)原始(shi)模(mo)型(xing)(xing)對應(ying)的(de)(de)邊(bian)界條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)(jian)，并(bing)用簡(jian)(jian)化(hua)(hua)后模(mo)型(xing)(xing)運(yun)算結果(guo)進(jin)(jin)行(xing)輕量(liang)化(hua)(hua)設計(ji)，對于簡(jian)(jian)化(hua)(hua)后計(ji)算時(shi)(shi)間較短的(de)(de)模(mo)型(xing)(xing)，直(zhi)接在(zai)(zai)仿真軟件(jian)(jian)內進(jin)(jin)行(xing)重復的(de)(de)迭(die)代運(yun)算，求(qiu)解最優(you)(you)結果(guo)；如(ru)果(guo)簡(jian)(jian)化(hua)(hua)后模(mo)型(xing)(xing)計(ji)算時(shi)(shi)間仍然(ran)較長，則(ze)用近似模(mo)型(xing)(xing)對簡(jian)(jian)化(hua)(hua)模(mo)型(xing)(xing)結果(guo)數據進(jin)(jin)行(xing)擬合(he)，然(ran)后用遺傳退(tui)火(huo)優(you)(you)化(hua)(hua)方法在(zai)(zai)數學范圍(wei)內對其進(jin)(jin)行(xing)尋(xun)優(you)(you)，這兩(liang)種情況得(de)到最后的(de)(de)優(you)(you)化(hua)(hua)結果(guo)后，都帶回原始(shi)CAE模(mo)型(xing)(xing)進(jin)(jin)行(xing)驗證(zheng)。

本發明的(de)(de)有(you)(you)(you)益效(xiao)果在于：本發明提供的(de)(de)方法將CAD模型(xing)簡(jian)化(hua)，CAE模型(xing)簡(jian)化(hua)，模型(xing)驗證(zheng)，汽車(che)結構輕量化(hua)進行了融合(he)，形成了一個完整(zheng)的(de)(de)優化(hua)鏈條(tiao)，該方法能有(you)(you)(you)效(xiao)的(de)(de)縮(suo)短仿真分析時間，同(tong)時，能有(you)(you)(you)效(xiao)的(de)(de)對汽車(che)車(che)身部件進行優化(hua)。

附圖說明

為了(le)使本發(fa)明(ming)(ming)的目的、技(ji)術方(fang)案和有益(yi)效果更加清楚，本發(fa)明(ming)(ming)提供如(ru)下(xia)附圖(tu)進行(xing)說明(ming)(ming)：

圖1為(wei)本發明所述方法的流(liu)程示(shi)意(yi)圖；

圖2為簡化模型從(cong)整車中的提取位(wei)置及(ji)邊界條件施加點；

圖3為進行優化的B柱(zhu)部件。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選(xuan)實施例進行詳細的描述。

圖(tu)1為本發(fa)明所(suo)述方(fang)法(fa)的(de)(de)流程(cheng)示(shi)意圖(tu)，如圖(tu)所(suo)示(shi)，本發(fa)明所(suo)述的(de)(de)一(yi)種基(ji)于簡(jian)化評估的(de)(de)汽車部(bu)件設(she)計方(fang)法(fa)，包括以下步驟(zou)(zou)：步驟(zou)(zou)一(yi)：對(dui)初始CAD模型(xing)(xing)特征進行(xing)(xing)(xing)分(fen)(fen)析(xi)，根據(ju)分(fen)(fen)析(xi)場(chang)景，將(jiang)特征排序，去(qu)除對(dui)后(hou)(hou)續(xu)分(fen)(fen)析(xi)影響(xiang)較(jiao)小的(de)(de)特征，并判斷模型(xing)(xing)是否符合降(jiang)維條件；步驟(zou)(zou)二：在(zai)簡(jian)化后(hou)(hou)的(de)(de)CAD模型(xing)(xing)基(ji)礎(chu)上進行(xing)(xing)(xing)CAE模型(xing)(xing)處理(li)，包括幾(ji)何清理(li)和(he)網格的(de)(de)劃分(fen)(fen)，并盡可能(neng)用(yong)殼單元替代(dai)體單元；步驟(zou)(zou)三：基(ji)于分(fen)(fen)析(xi)場(chang)景，從整(zheng)體CAE模型(xing)(xing)中提取關注部(bu)件，施加(jia)原始模型(xing)(xing)中部(bu)分(fen)(fen)邊界(jie)條件，用(yong)EEARTH評估指(zhi)標驗證(zheng)簡(jian)化模型(xing)(xing)精度(du)；步驟(zou)(zou)四：用(yong)達到精度(du)要求的(de)(de)簡(jian)化模型(xing)(xing)代(dai)替整(zheng)車，用(yong)EEARTH驗證(zheng)邊界(jie)條件穩(wen)健(jian)性(xing)，若穩(wen)健(jian)性(xing)符合要求，則用(yong)簡(jian)化模型(xing)(xing)獲取一(yi)定實驗設(she)計對(dui)應的(de)(de)數據(ju)組，然后(hou)(hou)采用(yong)近(jin)似模型(xing)(xing)對(dui)簡(jian)化模型(xing)(xing)仿真結果進行(xing)(xing)(xing)擬合，并用(yong)尋優方(fang)法(fa)在(zai)零部(bu)件允許厚度(du)范圍內尋優，找到使(shi)整(zheng)車安全性(xing)提高時的(de)(de)結構最優值。

在本(ben)實施(shi)例中，具體步驟(zou)如下(xia)：

步(bu)驟(zou)一：在獲得(de)初始整(zheng)車CAD模型(xing)(xing)后，需要特(te)征(zheng)(zheng)進行分(fen)(fen)析(xi)，首先(xian)根據(ju)(ju)分(fen)(fen)析(xi)場景，將(jiang)(jiang)特(te)征(zheng)(zheng)排序，然后依(yi)據(ju)(ju)后續分(fen)(fen)析(xi)中(zhong)網格(ge)尺(chi)寸和(he)側碰發(fa)生時的(de)受力部(bu)件(jian)分(fen)(fen)布，去(qu)(qu)除非吸能部(bu)件(jian)中(zhong)對分(fen)(fen)析(xi)影響(xiang)較小(xiao)的(de)特(te)征(zheng)(zheng)，并去(qu)(qu)除吸能件(jian)中(zhong)不滿足最小(xiao)網格(ge)劃分(fen)(fen)要求的(de)細節特(te)征(zheng)(zheng)，然后設(she)定(ding)板件(jian)厚度、直徑和(he)長(chang)度比(bi)值(zhi)的(de)閾值(zhi)，判斷模型(xing)(xing)是否符合模型(xing)(xing)降(jiang)維條件(jian)，將(jiang)(jiang)薄(bo)壁件(jian)用中(zhong)性面替代，將(jiang)(jiang)細長(chang)桿件(jian)用梁(liang)單元替代；

步驟二：在(zai)簡化后(hou)的(de)CAD模(mo)型(xing)基礎上(shang)進行(xing)CAE模(mo)型(xing)處(chu)理，包括(kuo)幾何清理和網(wang)格(ge)的(de)劃(hua)分，包括(kuo)對(dui)破損(sun)中面的(de)修復，對(dui)構造線的(de)添加(jia)和去除，對(dui)幾何體劃(hua)分網(wang)格(ge)，施加(jia)連(lian)接，添加(jia)材(cai)(cai)料(liao)參數、材(cai)(cai)料(liao)屬性(xing)、邊(bian)界條件；

步(bu)驟(zou)三：基于(yu)分(fen)析(xi)場景，從整車CAE模(mo)型(xing)中提(ti)取(qu)碰(peng)撞一側的(de)側圍結構，并找(zhao)到側圍與車身連(lian)接點，如圖2所示，施加這些(xie)點在原(yuan)始模(mo)型(xing)中的(de)應力應變曲(qu)(qu)線，然后提(ti)取(qu)簡(jian)化前(qian)后B柱(zhu)上對(dui)應的(de)頭胸腹位(wei)置的(de)位(wei)移(yi)時間曲(qu)(qu)線，用EEARTH指標驗證(zheng)分(fen)別(bie)從相位(wei)、幅值、形(xing)狀三個方面對(dui)這幾(ji)個曲(qu)(qu)線分(fen)別(bie)進(jin)行評分(fen)，判斷模(mo)型(xing)精度。

步(bu)驟四(si)：確定(ding)輕(qing)量化(hua)(hua)的(de)B柱部件(jian)，如圖3所示，然(ran)后(hou)驗證簡化(hua)(hua)模(mo)型邊(bian)界條件(jian)穩健性，即在原始CAE模(mo)型中，分(fen)別增減圖3各個(ge)部件(jian)厚度(du)，提(ti)取步(bu)驟四(si)中各個(ge)邊(bian)界施(shi)加點在這些情(qing)況中的(de)速度(du)時(shi)間曲線(xian)(xian)，用(yong)EEARTH評估(gu)指標判斷(duan)其(qi)精度(du)，然(ran)后(hou)用(yong)邊(bian)界條件(jian)穩健性和模(mo)型精度(du)均(jun)達到精度(du)要(yao)求(qiu)的(de)簡化(hua)(hua)模(mo)型代替(ti)整(zheng)車(che)，獲取一(yi)定(ding)實驗設計對應(ying)的(de)數據(ju)組，并采用(yong)近似模(mo)型對簡化(hua)(hua)模(mo)型仿真結果(guo)中對應(ying)的(de)碰撞側內(nei)板腰線(xian)(xian)侵入速度(du)和各自(zi)情(qing)景下整(zheng)車(che)質(zhi)量進(jin)行擬合，用(yong)模(mo)擬退火法(SA)在零部件(jian)允(yun)許厚度(du)范(fan)圍內(nei)尋優(you)，找(zhao)到使(shi)整(zheng)車(che)安全(quan)性提(ti)高(gao)時(shi)的(de)結構(gou)最優(you)值，然(ran)后(hou)將優(you)化(hua)(hua)結果(guo)帶回原始CAE整(zheng)車(che)模(mo)型進(jin)行驗證。

表1為簡化CAE前后(hou)的計算時(shi)間(jian)，由(you)表格數據可知，該(gai)方法可以有效提(ti)高仿真效率。

表1

最后說明的(de)(de)是，以(yi)上優選實(shi)(shi)施例(li)僅用(yong)以(yi)說明本(ben)(ben)發明的(de)(de)技術(shu)方案而非限(xian)制，盡管(guan)通(tong)過(guo)上述優選實(shi)(shi)施例(li)已經對本(ben)(ben)發明進行了詳細(xi)的(de)(de)描述，但(dan)本(ben)(ben)領域技術(shu)人員應當理解，可以(yi)在形式上和細(xi)節(jie)上對其作出(chu)各(ge)種各(ge)樣的(de)(de)改變，而不偏(pian)離(li)本(ben)(ben)發明權利要求書所限(xian)定的(de)(de)范圍(wei)。