[發明專利]汽車后門剛度分析方法

有效

• 申請號: 201510360162.0
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104992012B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 王磊;喬鑫;孔繁華;邢如飛;劉瑩;王俊峰
• 申請（專利權）人: 華晨汽車集團控股有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司21101
• 代理人: 楊濱

技術領域

本發明屬于車門結構的優化技術領域，尤其是為了優化汽車后門結構而對汽車部件進行有限元分析的汽車后門剛度分析方法。

背景技術

CAE技術可以縮短產品開發周期、優化產品結構、提高產品性能、延長產品壽命、降低開發成本，它已廣泛的應用于眾多行業，如航天航空、汽車交通、水利水電、建筑工程、電子電器、港口船舶等等。

現代計算機的高速發展為有限元理論和CAE技術的快速發展提供了基礎，使人們可以使用高性能計算機求解更大、更復雜的有限元模型，可以使同等規模的有限元模型的計算時間大大縮短，可以在有限的時間內驗證更多的優化方案。

汽車的后門是整車當中的一個重要組成部分，在進行后門的結構設計和優化過程中，需要對結構的剛度、強度、和動力學性能進行評估，利用CAE技術對后門結構的各項性能進行分析，尋找最優的結構優化方案，可以極大的縮短設計時間，降低試驗和開發成本。

在對后門進行CAE分析的過程中，除需要手工操作對后門進行建模和連接等前處理工作外，還需要設置邊界條件、施加載荷、提交計算等人工操作，另外還有一系列步驟繁多的對結果進行后處理的人工操作，以至于人工操作的時間都已經超過計算機求解模型的時間，造成極大的人力資源的浪費。

發明內容

本發明的目的是提供為了優化汽車后門結構而對汽車部件進行有限元分析的汽車后門剛度分析方法。

本發明的目的是這樣實現的，1）對車后門進行整體掃描；

2）將掃描數據傳輸至CAE進行建模，并對其進行有限元節點設定；

3）節點設定完成后，通過進行有限元計算處理獲得車后門節點的剛度矩陣[K]，并通過公式[U] ＝[K]^-1·[F] 獲得車后門節點的位移矩陣[U]，其中[F] 為作用在每個車后門節點上的力組成的力矩陣，[K]^-1是所述剛度矩陣[K] 的逆矩陣；

4) 將所述逆矩陣[K]^-1向車后門節點的法向方向進行投影以獲得車后門節點的法向剛度矩陣[Kn] 的逆矩陣[Kn]^-1，并通過公式[Un] ＝ [Kn]^-1獲得車后門節點的法向位移矩陣[Un]，所述法向剛度是指車后門鈑金結構上的節點的法向方向的剛度，即為在該節點的法向方向施加的力與受該力作用產生的法向位移的比值；

5）將獲得的所述法向位移矩陣[Un] 轉換成能被有限元后處理軟件識別的格式，并導入有限元后處理軟件顯示車后門節點的法向位移云圖；

6）根據所述車后門節點的法向位移云圖的顯示結果來確定車后門鈑金剛度薄弱區；

7）調整車后門鈑金剛度薄弱區的模型形狀，并重復上述1）~6）步驟或調整車后門鈑金剛度薄弱區的節點位置并重復上述2）~6）步驟；

8）在7）步驟進行至少5次之后，將結果錄入有限元后處理軟件，最后得到優化的結構。

本發明的優點是：首先，按照一定的規律對已經建立好的后門有限元模型中的某些特定點進行重新編號；然后針對不同的性能分析編制不同的頭文件，每個頭文件都引用同一個后門的有限元模型，目的是可以使用同一后門的有限元模型進行不同性能的分析和評估，減少前處理工作，提高模型的利用率；第三，通過批處理命令將所有的待求解模型一起提交給求解器進行計算；第四，本發明的方法可以自動判斷所有模型是否計算完畢，在完成所有計算之后會自動對結果進行一系列原本需要手工操作的后處理工作；最后，只輸出關鍵結果值和圖片，并保留關鍵計算結果。

整個過程無需人工干預，釋放了大量的人力資源，且結果準確無誤，不會出現由于人工操作而出現的失誤。

經本發明提出的方法處理過某些型號的汽車后門結構設計，其結果驗證了本發明的有效性和高效性。

具體實施方式

實例1

1）對車后門進行整體掃描；

2）將掃描數據傳輸至CAE進行建模，并對其進行有限元節點設定；

3）節點設定完成后，通過進行有限元計算處理獲得車后門節點的剛度矩陣[K]，并通過公式[U] ＝[K]^-1·[F] 獲得車后門節點的位移矩陣[U]，其中[F] 為作用在每個車后門節點上的力組成的力矩陣，[K]^-1是所述剛度矩陣[K] 的逆矩陣；