[發明專利]汽車安全性協同設計中的有限元模型合成方法

無效

• 申請號: 200710045441.3
• 申請日: 2007-08-30
• 公開（公告）號: CN101114311A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 趙志杰;金先龍;曹源;王建煒
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種汽車制造技術領域的設計方法，具體是一種汽車安全性協同設計中的有限元模型合成方法。

背景技術

當今，在激烈的汽車制造領域，汽車制造商一方面要縮短研發的周期、加快產品上市速度、改善產品質量、降低生產成本，以滿足不斷變化的市場；另一方面消費者對汽車的安全性、舒適性提出了更高的要求。汽車制造商與零部件供應商強強聯手，協同開發汽車產品可以很好的解決以上提及的問題。汽車碰撞安全性設計是汽車產品設計的一項重要內容。為了評估部件質量，部件需要在整車環境下進行碰撞仿真實驗。然而，由于存在商業競爭與保密，各部件商與整車商迫切需要在不共享各自模型的條件下實現整車有限元模型的合成，以保護各自的模型信息(包括建模技術、結構形式、材料特性等)及商業利益。協作的雙方如何在對各自透明的模型上正確完成整車模型的合成，成為該類汽車協同設計的關鍵問題。

經對現有技術的檢索發現，在汽車設計領域，眾多的研究集中在汽車的CAD協同設計上，很少涉及CAE協同，而且大多基于模型共享。倪曉宇等在《機械工程學報》2006，Vol.42(8)：71-77上發表的“協同CAE系統及其實現方法”較全面的介紹了CAE協同。文中提出了關于有限元前處理協同策略，其模型合成解決方案也是基于模型共享的，對于需要模型保密要求下的有限元模型的自動合成顯然是不能實現的。S.D.Noh等在International?Journal?of?Advanced?Manufacturing?Technology，2005，Vol.26(5)：572-584上發表文章“Concurrent?and?Collaborative?Process?Planningfor?Automotive?General?Assembly”(“面向汽車裝配的并發協同過程研究”，《國際先進制造雜志》，2005，Vol.26(5)：572-584)，文中提到利用約束法實現對汽車各部件裝配合成的過程安排，此方法基于汽車的幾何信息，對于有限元模型則無能為力。因此，目前還沒有一項成熟的設計方法可以實現在各個部件模型透明的情況下完成整車有限元模型的合成。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述不足，提出了一種汽車安全性協同設計中的有限元模型合成方法，使其滿足整車商與部件商對模型信息的保密要求；不需人工干預，自動實現部件模型與整車模型的合成。

本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟：

第一步，在協同環境里整車商提供三個模型文件，這些模型文件可以用英文字母的組合分別表示為：SUB-FE-CAR、SUB-CAD-ENV、SUB-FE-ENV。其中SUB-FE-CAR對部件商不可見。部件商可以得到其余兩個模型文件，并利用它們來設計、構造其部件CAD、CAE模型。這三個模型的說明如下：

◆SUB-FE-CAR：除部件外的整車有限元模型。

◆SUB-CAD-ENV：部件環境幾何模型。該模型是一個非完整的幾何體，表達了部件周圍環境信息，以便部件廠商根據此環境模型設計出部件的幾何體，使得部件的幾何樣式與周圍環境協調，并確保它們之間無干涉產生。

◆SUB-FE-ENV：部件環境有限元模型。為了對整車商建模信息的保密，該模型只包含部件環境的節點、單元、部件信息。其作用是為部件廠商定義部件與周圍環境的連接與接觸信息。

第二步，部件商根據整車商提供的模型文件SUB-CAD-ENV、SUB-FE-ENV設計部件幾何模型，然后對幾何模型劃分網格以獲得部件有限元模型SUB-FE-PAR。

第三步，將SUB-FE-PAR與SUB-FE-CAR通過程序先進行車輛有限元模型與部件有限元模型的建模，然后合成得到整車有限元模型G-FE-CAR。

所述車輛有限元模型與部件有限元模型的建模，是指：為了能使部件與整車模型順利合成，整車商與部件商在建立各自有限元模型時須根據以下技術要求進行：

①整車商為部件商指定部件模型中的ID范圍，此ID號范圍應用于待設計部件SUB-FE-PAR中的節點、單元、部件、材料、特性定義、接觸定義、曲線定義等的ID標識。

②SUB-FE-PAR模型中應含有本模型中待輸出的數據定義

③SUB-FE-PAR模型中應含有此模型與SUB-FE-ENV模型的接觸定義，接觸類型不受限制。