[發明專利]考慮碰撞工況的適用于汽車早期設計的簡化模型建模方法

有效

• 申請號: 201710240285.X
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107169164B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 亓昌;楊姝;馮曉龍;李慶余;杜宇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

1.一種考慮碰撞工況的適用于汽車早期設計的簡化模型建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、對建模目標車輛進行整體結構分解，即根據建模目標車輛的基本結構和在碰撞工況中的車輛各部分在碰撞中的響應，將其至少簡化為梁結構，板結構，塊結構，彈簧結構以及輪胎結構；

步驟2、基于ADAMS軟件提供的建模方法確定所分解的每一結構所對應的簡化建模方法，即對梁結構采用離散梁建模方法，對板結構采用FE Part建模方法，對塊結構采用剛體建模方法，對彈簧結構利用彈簧建模方法，對輪胎結構采用輪胎力建模方法；

步驟3、在確定所分解的每一結構所對應的簡化建模方法后，進行簡化建模參數設定以完成各結構的簡化模型構建過程，所述簡化建模參數設定包括離散梁結構參數設定，FEpart參數設定，剛體參數設定，彈性力參數設定以及輪胎力參數設定；所述簡化建模參數設定包括：

(a)離散梁結構參數設定：所述離散梁結構參數設定過程包括使得離散梁結構統一采用等截面直梁方法進行建模并賦予每一離散梁結構對應的鋼制材料屬性，同時在建模過程中，選用空心圓形截面和空心矩形截面進行離散梁結構建模，其中若梁結構為駕駛室底板梁，則采用空心矩形截面進行離散梁結構建模，并在建模時直接賦予該離散梁結構對應參數，以確定出相應的截面尺寸及厚度；車輛其它部位的梁結構則均采用空心圓形截面進行離散梁結構建模并在建模時首先根據實車對應位置的梁截面圍成的面積S確定空心圓形截面離散梁的半徑r，對應的公式為

其次采用實車對應位置梁的單位長度質量m₀確定空心圓形截面離散梁的厚度h，其中ρ₀為鋼鐵密度取7850kg/m³，則對應的公式為

(b)FE part建模參數設定

所述FE part建模參數設定過程包括：統一賦予FE part模型的鋼制材料屬性，相應的板厚則根據對應的實車參數設置，具體的其采用通過調整材料彈性模量的方法實現，在實現過程中引入調整系數α，一般取α∈(0,1)；

E^*＝αE (3)

其中E為建模對象實車板材料的彈性模量，E^*為FE part方法建模時賦予模型的材料的彈性模量；

(c)剛體建模方法參數設定

所述剛體建模方法參數設定過程包括：建模中建立兩個立方塊剛體代替某一塊結構，設定兩個立方塊剛體分別為Part1和Part2，對應質量分別為m₁和m₂，已建立車身的模型即含離散梁和FE part的模型的質量為m，建模對象整車的質量為M，空載前后軸荷分配分別為p％和q％，p％、q％分別為建模對象車輛的空載前后軸荷，具體值由實車參數數據獲得，則按照下述公式確定兩個立方塊剛體的質量：

m₁＝M×(p％)-0.5m (4)

m₂＝M×(q％)-0.5m (5)；

(d)彈簧結構參數設定

所述彈簧結構參數設定過程包括：利用彈簧結構對汽車前端吸能盒簡化建模，使得彈簧軸線方向與吸能盒軸線方向一致，并通過下述公式(6)確定彈簧長度L_s，L_s＝1.2L(6)，其中L為吸能盒長度；通過下述公式(7)確定彈簧力-變形特性曲線即彈簧恢復力F_s與彈簧變形量x之間的曲線，F_s＝AIn(λx+1)(7)，其中A為彈簧恢復力的幅值調整系數，取λ∈(2,10)；并根據一般車型正面碰撞過程中碰撞峰值力F_max確定A：

根據工程經驗，取阻尼系數C_s∈(1,10)單位N·s/mm；

(e)輪胎參數設定

選定ADAMS軟件提供的UA輪胎模型，根據實車的輪胎參數修改所選定的UA輪胎模型對應的相關參數，具體包括胎寬、直徑和扁平比；

步驟4、將構建好的各簡化模型各整合為整車模型，上述整合過程至少包括確定各結構之間的連接關系；各結構之間的連接關系包括：各離散梁結構連接處通過剛體耦合方法連接以拼接成整車的基本框架；板結構與離散梁結構之間通過固定鉸約束連接；根據實車軸距確定輪胎布置位置，輪胎結構與相鄰離散梁結構之間通過旋轉鉸連接；將Part1和Part2分別固定在所拼接的基本框架對應的汽車前后軸位置以保證剛體塊質心分別位于前后軸中心位置；

步驟5、對整合后的整車模型進行碰撞仿真測試并引入調整系數K對碰撞仿真結果進行調整；

步驟51、選用C-NCAP測試中的正面碰撞工況進行碰撞仿真測試，以獲得相應的模型仿真實驗加速度輸出結果以判斷出整個碰撞過程持續時間為T_mb，所述模型仿真實驗加速度輸出結果即為輸出模型B柱加速度曲線，其對應的數據點為(t，a)；

步驟52、參考C-NCAP測試中實車碰撞測試結果，得到實車碰撞過程持續時間為T_ep；

步驟53、依據下述公式調整系數K：

步驟54、根據調整系數K，修改步驟51中的簡化模型仿真實驗加速度輸出結果，以獲得新的數據點為(tK，a/K)，并以該數據點作為最終仿真結果進行下一步的用于模型優化設計和評估。