[發明專利]一種基于有限元的汽車碰撞試驗平臺構建方法及裝置

在審

• 申請號: 202011446603.6
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112560308A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 潘躍;李春光;陳慶;劉立現;張偉
• 申請（專利權）人: 首鋼集團有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T13/20;G06T17/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明公開了一種基于有限元的汽車碰撞試驗平臺構建方法及裝置，其中方法包括：采用預設的三維機械設計軟件構建樣車和實驗設備的靜態三維模型；將靜態三維模型導入預設的有限元數值模擬軟件，并根據預設的不同實驗工況設置對應的模擬參數，獲得樣車和實驗設備的可視化結果；將靜態三維模型導入預設的三維動畫制作軟件，并基于可視化結果構建樣車和實驗設備的動態三維模型；將動態三維模型和可視化結果導入U3D引擎中，并設置輸入界面、監測視角以及控制按鍵，獲得汽車碰撞試驗平臺的平臺模型；將平臺模型導出，獲得汽車碰撞試驗平臺。使用本發明的實驗平臺進行車輛碰撞試驗的仿真時，可避免冗長的交互，操作簡便，同時可獲得更加直觀的動態結果。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種基于有限元的汽車碰撞試驗平臺構建方法及裝置。

背景技術

虛擬現實技術是一種能夠使人以沉浸的方式進入和體驗人為創造的虛擬世界的計算機仿真技術。隨著5G(5th generation mobile networks，第五代移動通信技術)高速傳輸、物聯網、人工智能、柔性顯示、移動式高性能圖形計算卡等技術的出現，為VR(VirtualReality，虛擬現實)技術進入商用奠定了基礎。目前，基于虛擬現實技術的應用和設備已經開始出現在教育、傳媒、娛樂、醫療、遺產保護等諸多領域。汽車碰撞試驗可用于評價汽車的安全性與可靠性，是車身開發設計中不可缺少的環節之一。僅使用實體設備與模型進行汽車碰撞試驗，會面臨試驗成本高、產品開發周期延長、試驗環境不易控制、試驗數據分析困難、試驗過程易出現危險等問題。目前通常使用CAE(Computer Aided Engineering，計算機輔助工程)仿真分析，通過解析法、有限元法等數值模擬的手段對碰撞結果進行預先計算，在獲得較好的優化結果后，再進行實車模型碰撞試驗。如今的汽車碰撞安全仿真試驗在參數設置合理的前提下，可達到80％～90％的試驗結果計算精度，用戶能通過人機交互界面對設備進行操作，并可以安全地對試驗過程進行觀察，提取汽車碰撞過程中各個參數的變化情況，是一種成熟可靠的方法。

目前，為實現較高的計算精度，需要操作員熟悉數值模擬軟件與求解器的具體特性，懂得如何選擇正確的材料參數、環境參數，上手難度較高，增加了學習成本。而且數值模擬計算不能直觀的展示試驗結果，提取數據時需要使用專業的試驗結果后處理軟件，往往伴隨著復雜的數據處理、圖形可視化選擇等工作，在對非專業人員展示結果的過程中是非常不方便的。也就是說目前傳統的數值模擬在汽車碰撞領域的應用主要存在著操作過程過于復雜，不利于操作者獲得可視化的獲得模擬結果。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了一種基于有限元的汽車碰撞試驗平臺構建方法及裝置，使用本發明的實驗平臺進行車輛碰撞試驗的仿真時，整個過程無需人員操作專業的仿真分析軟件，并且可獲得更加直觀的動態結果，操作簡便。

第一方面，本申請通過本申請的一實施例提供如下技術方案：

一種基于有限元的汽車碰撞試驗平臺構建方法，包括：

采用預設的三維機械設計軟件構建樣車和實驗設備的靜態三維模型；實驗設備為用于進行碰撞實驗的設備；

將所述靜態三維模型導入預設的有限元數值模擬軟件，并根據預設的不同實驗工況設置對應的模擬參數，獲得所述樣車和所述實驗設備的可視化結果；所述可視化結果表示所述樣車和所述實驗設備在所述有限元數值模擬軟件中的過程變化；

將所述靜態三維模型導入預設的三維動畫制作軟件，并基于所述可視化結果構建樣車和實驗設備的動態三維模型；

將所述動態三維模型和所述可視化結果導入U3D引擎中，并設置輸入界面、監測視角以及控制按鍵，獲得汽車碰撞試驗平臺的平臺模型；其中，所述輸入界面用于輸入所述模擬參數，所述監測視角表示監測模擬實驗的角度，所述控制按鍵用于控制模擬實驗的進行及實驗結果的展示；

將所述平臺模型導出，獲得所述汽車碰撞試驗平臺。