CN103413009B - 汽车安全模拟仿真自动控制处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车安全模拟仿真自动控制处理方法及系统，按照特定的分类分别建立对应的自动生成CAE模块，按照所述特定的分类分别获取CAD数据，将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块，将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装。通过上述技术方案，本发明实现了汽车仿真安全性验证的自动分析和处理，效率高，大大缩短了验证时长，从而有效地缩短了新车型的开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及汽车研发领域，尤其涉及汽车研发领域中的模拟仿真安全性验证技术。
背景技术
随着国内汽车工业的迅猛发展，越来越多的国内汽车大型主机厂在新车的研发方面投入越来越大，各大主机厂几乎每年都会推出3至5款新车型来供应市场。对于所有的新车型，在研发阶段都需要进行虚拟的模拟仿真安全性验证，通过计算机模拟新车型的各项参数来测试新车型的安全性能和结构参数是否符合国家强制标准，测试过程中需要CAE(Computer Aided Engineering)的介入。传统的仿真安全性验证技术全部都使用手工来完成，对每款新车型都需要从建模重新开始，这就使得现有的验证方式不但过程繁琐，而且效率低，完成的周期也非常长，这样不仅延长了整个新车型的开发周期，还耗费了大量的人力和资金。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提出一种汽车安全模拟仿真自动控制处理方法及系统，用于自动实现虚拟网格建立、零件连接、零件材料属性设定、零件截面属性设定、零件之间接触属性设定等。
本发明采用以下技术方案：
一种汽车安全模拟仿真自动控制处理方法，包括：
A.按照特定的分类分别建立对应的自动生成CAE模块；
B.按照所述特定的分类分别获取CAD数据；
C.将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块；
D.将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装；
其中，步骤A中所述特定的分类包括：1)发动机总程、2)变速箱总程、3)传动机构总程、4)方向舵总程、5)前悬架总程、6)包括刹车盘的左前轮结构、7)包括刹车盘的右前轮结构、8)前挡风玻璃总程、9)白车身总程、10)发动机盖总程、11)电池系统、12)散热器系统、13)电器盒、14)冷却器总程、15)前保险杠总程、16)主驾驶座椅总程、17)副驾驶座椅总程、18)后排座椅总程、19)电子电路控制器ECU、20)仪表板总程、21)左前门总程、22)右前门总程、23)左后门总程、24)右后门总程、25)天窗总程、26)后悬架 总程、27)排气系统、28)油箱总程、29)包括刹车盘的左后轮结构、30)包括刹车盘的右后轮结构、31)后保险杠总程、32)备用轮胎、33)后挡风玻璃。
同时，本发明还提供了一种汽车安全模拟仿真自动控制处理系统，包括：
按照特定的分类分别建立对应的自动生成CAE模块的装置；
按照所述特定的分类分别获取CAD数据的装置；
将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块的装置；
将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装的装置；
其中，步骤A中所述特定的分类包括：1)发动机总程、2)变速箱总程、3)传动机构总程、4)方向舵总程、5)前悬架总程、6)包括刹车盘的左前轮结构、7)包括刹车盘的右前轮结构、8)前挡风玻璃总程、9)白车身总程、10)发动机盖总程、11)电池系统、12)散热器系统、13)电器盒、14)冷却器总程、15)前保险杠总程、16)主驾驶座椅总程、17)副驾驶座椅总程、18)后排座椅总程、19)电子电路控制器ECU、20)仪表板总程、21)左前门总程、22)右前门总程、23)左后门总程、24)右后门总程、25)天窗总程、26)后悬架总程、27)排气系统、28)油箱总程、29)包括刹车盘的左后轮结构、30)包括刹车盘的右后轮结构、31)后保险杠总程、32)备用轮胎、33)后挡风玻璃。
本发明具有以下有益效果：采用以上技术方案，新车型研发过程中的仿真安全性验证不再全部需要手工来完成，实现了仿真安全性验证的自动分析和处理，效率高，大大缩短了验证时长，从而有效地缩短了新车型的开发周期，节约了大量的人力和资金。
具体实施方式
下文中将对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例汇总的特征可以互相任意组合。
本发明提供了一种汽车安全模拟仿真自动控制处理方法，包括：
A.按照特定的分类分别建立对应的自动生成CAE模块；
B.按照所述特定的分类分别获取CAD数据；
C.将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块；
D.将各个特定分类进行关联，实现CAE整车拼装；
其中，步骤A中所述特定的分类包括：1)发动机总程、2)变速箱总程、3)传动机构总程、4)方向舵总程、5)前悬架总程、6)包括刹车盘的左前轮结构、7)包括刹车盘的右前 轮结构、8)前挡风玻璃总程、9)白车身总程、10)发动机盖总程、11)电池系统、12)散热器系统、13)电器盒、14)冷却器总程、15)前保险杠总程、16)主驾驶座椅总程、17)副驾驶座椅总程、18)后排座椅总程、19)电子电路控制器ECU、20)仪表板总程、21)左前门总程、22)右前门总程、23)左后门总程、24)右后门总程、25)天窗总程、26)后悬架总程、27)排气系统、28)油箱总程、29)包括刹车盘的左后轮结构、30)包括刹车盘的右后轮结构、31)后保险杠总程、32)备用轮胎、33)后挡风玻璃。
优选地，步骤C中所述将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块包括以下步骤：
C1、将其中一类CAD数据导入Hypermesh工作界面；
C2、按规则设定零件层，例如设定命名规则为：主机厂名_车型_开发阶段_所属类别_位置_零件名；
C3、按规则设定零件层属性，例如设定成壳体、固体或线体；
C4、按规则设定材料层，例如设定命名规则为：零件ID号_材料型号_屈服强度_极限应变；
C5、按规则设定材料层属性，例如设定成线性材料、非线性材料或各向异性材料；
C6、按规则设定截面属性层，例如设定命名规则为：零件ID号_截面属性_数值；
C7、按规则建立截面属性层属性，例如选择壳体、固体或线体；
C8、自动划分网格；
C9、按规则建立连接关系，所述连接关系包括螺栓连接、铆接、点焊或缝焊等；
C10、按规则建立零件之间的接触关系，所述接触关系包括面对面、点对面、线对面、面对体、体对体、固体单元的自接触等；
C11、按规则重新设定零件层、材料、截面、网格节点和网格单元；
C12、输出CAE数据。
其中，优选地，上述步骤C8中所述自动划分网格包括：
81、选择零件层ID最小的零件；
82、生成零件的中面或者中线，放入新建的临时层；
83、按照清理规则清理零件的中面或者中线；其中所述清理规则为：对于两根特征线之间的距离小于5.0mm，清除任意一根；清除直径小于5.0mm的孔特征线；清除90度导角、特征线垂直距离小于8.0mm；清除相邻面之间的夹角大于145度的特征线；
84、按照规则划分网格；根据不同的截面属性定义划分网格的规则，例如，截面属性为 壳体，其划分规则为特征线围成的平面内，以正方形为主，单元尺寸在12-15mm之间，四边形的方正度大于0.6，三角形在整个网格中的比例小于3％，所有四边形的翘曲度小于45度。如果截面属性为固体，其划分规则为六面体单元最小边大于8.0mm，六面体的翘曲度小于60度；
85、将生成的网格放入最初选择的零件层，同时删除临时层；
86、寻找是否存在比当前层ID大的零件层ID。如果存在，则选择当前最小的一个零件层ID继续划分；如果不存在比当前层大的零件层ID，则自动划分结束。
优选地，步骤D中所述将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装包括以下步骤：
D1、将上述所有特定分类的CAE数据分为特定的耦合组。
优选地，例如可以按照如下情形进行分组：
第一组：1)发动机总程、2)变速箱总程、3)传动机构总程、4)方向舵总程、27)排气系统、12)散热器系统、14)冷却器总程、11)电池系统、13)电器盒；
第二组：5)前悬架总程、6)包括刹车盘的左前轮结构、7)包括刹车盘的右前轮结构；
第三组：26)后悬架总程、29)包括刹车盘的左后轮结构、30)包括刹车盘的右后轮结构；
第四组：8)前挡风玻璃总程、9)白车身总程、10)发动机盖总程、15)前保险杠总程、16)主驾驶座椅总程、17)副驾驶座椅总程、18)后排座椅总程、19)电子电路控制器ECU、20)仪表板总程、21)左前门总程、22)右前门总程、23)左后门总程、24)右后门总程、25)天窗总程、28)油箱总程、31)后保险杠总程、32)备用轮胎、33)后挡风玻璃；
第五组：汽车中除上述分类之外的其他零部件。
D2、将各耦合组内的特定分类按照整车连接关系进行拼装耦合。
D3、将各个耦合组与耦合组之间按照整车连接关系进行拼装耦合。
D4、对上述所有特定分类所包含的所有零件设定接触关系，实现由于外力的作用，出现变形、相互之间的挤压、力的传递、速度的衰减等。
同时，本发明还提供了一种汽车安全模拟仿真自动控制处理系统，包括：
按照特定的分类分别建立对应的自动生成CAE模块的装置；
按照所述特定的分类分别获取CAD数据的装置；
将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块的装置；
将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装的装置；
其中，步骤A中所述特定的分类包括：1)发动机总程、2)变速箱总程、3)传动机构总程、4)方向舵总程、5)前悬架总程、6)包括刹车盘的左前轮结构、7)包括刹车盘的右前轮结构、8)前挡风玻璃总程、9)白车身总程、10)发动机盖总程、11)电池系统、12)散热器系统、13)电器盒、14)冷却器总程、15)前保险杠总程、16)主驾驶座椅总程、17)副驾驶座椅总程、18)后排座椅总程、19)电子电路控制器ECU、20)仪表板总程、21)左前门总程、22)右前门总程、23)左后门总程、24)右后门总程、25)天窗总程、26)后悬架总程、27)排气系统、28)油箱总程、29)包括刹车盘的左后轮结构、30)包括刹车盘的右后轮结构、31)后保险杠总程、32)备用轮胎、33)后挡风玻璃。
优选地，所述将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块的装置包括：
将其中一类CAD数据导入Hypermesh工作界面的装置；
按规则设定零件层的装置，例如设定命名规则为：主机厂名_车型_开发阶段_所属类别_位置_零件名；
按规则设定零件层属性的装置，例如设定成壳体、固体或线体；
按规则设定材料层的装置，例如设定命名规则为：零件ID号_材料型号_屈服强度_极限应变；
按规则设定材料层属性的装置，例如设定成线性材料、非线性材料或各向异性材料；
按规则设定截面属性层的装置，例如设定命名规则为：零件ID号_截面属性_数值；
按规则建立截面属性层属性的装置，例如选择壳体、固体或线体；
自动划分网格的装置；
按规则建立连接关系的装置，所述连接关系包括螺栓连接、铆接、点焊或缝焊等；
按规则建立零件之间的接触关系的装置，所述接触关系包括面对面、点对面、线对面、面对体、体对体、固体单元的自接触等；
按规则重新设定零件层、材料、截面、网格节点和网格单元的装置；
输出CAE数据的装置。
其中，优选地，上述自动划分网格的装置实现以下步骤：
81、选择零件层ID最小的零件；
82、生成零件的中面或者中线，放入新建的临时层；
83、按照清理规则清理零件的中面或者中线；其中所述清理规则为：对于两根特征线之 间的距离小于5.0mm，清除任意一根；清除直径小于5.0mm的孔特征线；清除90度导角、特征线垂直距离小于8.0mm；清除相邻面之间的夹角大于145度的特征线；
84、按照规则划分网格；根据不同的截面属性定义划分网格的规则，例如，截面属性为壳体，其划分规则为特征线围成的平面内，以正方形为主，单元尺寸在12-15mm之间，四边形的方正度大于0.6，三角形在整个网格中的比例小于3％，所有四边形的翘曲度小于45度。如果截面属性为固体，其划分规则为六面体单元最小边大于8.0mm，六面体的翘曲度小于60度；
85、生成的网格放入最初选择的零件层，同时删除临时层；
86、寻找是否存在比当前层ID大的零件层ID。如果存在，则选择当前最小的一个零件层ID继续划分；如果不存在比当前层大的零件层ID，则自动划分结束。
优选地，所述将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装的装置包括：
将上述所有特定分类的CAE数据分为特定的耦合组的装置。
优选地，例如可以按照如下情形进行分组：
第一组：1)发动机总程、2)变速箱总程、3)传动机构总程、4)方向舵总程、27)排气系统、12)散热器系统、14)冷却器总程、11)电池系统、13)电器盒；
第二组：5)前悬架总程、6)包括刹车盘的左前轮结构、7)包括刹车盘的右前轮结构；
第三组：26)后悬架总程、29)包括刹车盘的左后轮结构、30)包括刹车盘的右后轮结构；
第四组：8)前挡风玻璃总程、9)白车身总程、10)发动机盖总程、15)前保险杠总程、16)主驾驶座椅总程、17)副驾驶座椅总程、18)后排座椅总程、19)电子电路控制器ECU、20)仪表板总程、21)左前门总程、22)右前门总程、23)左后门总程、24)右后门总程、25)天窗总程、28)油箱总程、31)后保险杠总程、32)备用轮胎、33)后挡风玻璃；
第五组：汽车中除上述分类之外的其他零部件。
将各耦合组内的特定分类按照整车连接关系进行拼装耦合的装置。
将各个耦合组与耦合组之间按照整车连接关系进行拼装耦合的装置。
对上述所有特定分类所包含的所有零件设定接触关系的装置，实现由于外力的作用，出现变形、相互之间的挤压、力的传递、速度的衰减等。
以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明实施方式还可有其他多种实施例。在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明实施方式作出各种 相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本申请所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种汽车安全模拟仿真自动控制处理方法，包括：
A.按照特定的分类分别建立对应的自动生成CAE模块；
B.按照所述特定的分类分别获取CAD数据；
C.将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块；
D.将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装；
其中，步骤A中所述特定的分类包括：1)发动机总程、2)变速箱总程、3)传动机构总程、4)方向舵总程、5)前悬架总程、6)包括刹车盘的左前轮结构、7)包括刹车盘的右前轮结构、8)前挡风玻璃总程、9)白车身总程、10)发动机盖总程、11)电池系统、12)散热器系统、13)电器盒、14)冷却器总程、15)前保险杠总程、16)主驾驶座椅总程、17)副驾驶座椅总程、18)后排座椅总程、19)电子电路控制器ECU、20)仪表板总程、21)左前门总程、22)右前门总程、23)左后门总程、24)右后门总程、25)天窗总程、26)后悬架总程、27)排气系统、28)油箱总程、29)包括刹车盘的左后轮结构、30)包括刹车盘的右后轮结构、31)后保险杠总程、32)备用轮胎、33)后挡风玻璃。
2.根据权利要求1所述的汽车安全模拟仿真自动控制处理方法，其特征在于：步骤C中所述将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块包括以下步骤：
C1、将其中一类CAD数据导入Hypermesh工作界面；
C2、按规则设定零件层；
C3、按规则设定零件层属性；
C4、按规则设定材料层；
C5、按规则设定材料层属性；
C6、按规则设定截面属性层；
C7、按规则建立截面属性层属性；
C8、自动划分网格；
C9、按规则建立连接关系；
C10、按规则建立零件之间的接触关系；
C11、按规则重新设定零件层、材料、截面、网格节点和网格单元；
C12、输出CAE数据。
3.根据权利要求2所述的汽车安全模拟仿真自动控制处理方法，其特征在于：上述步骤C8中所述自动划分网格包括：
选择零件层ID最小的零件；
生成零件的中面或者中线，放入新建的临时层；
按照清理规则清理零件的中面或者中线；
按照规则划分网格；
将生成的网格放入最初选择的零件层，同时删除临时层；
寻找是否存在比当前层ID大的零件层ID，如果存在，则选择当前最小的一个零件层ID继续划分；如果不存在比当前层大的零件层ID，则自动划分结束。
4.根据权利要求1所述的汽车安全模拟仿真自动控制处理方法，其特征在于：步骤D中所述将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装包括以下步骤：
D1、将上述特定分类的CAE数据分为特定的耦合组；
D2、将各耦合组内的特定分类按照整车连接关系进行拼装耦合；
D3、将各个耦合组与耦合组之间按照整车连接关系进行拼装耦合；
D4、对上述所有特定分类所包含的所有零件设定接触关系。
5.一种汽车安全模拟仿真自动控制处理系统，包括：
按照特定的分类分别建立对应的自动生成CAE模块的装置；
按照所述特定的分类分别获取CAD数据的装置；
将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块的装置；
将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装的装置；
其中，步骤A中所述特定的分类包括：1)发动机总程、2)变速箱总程、3)传动机构总程、4)方向舵总程、5)前悬架总程、6)包括刹车盘的左前轮结构、7)包括刹车盘的右前轮结构、8)前挡风玻璃总程、9)白车身总程、10)发动机盖总程、11)电池系统、12)散热器系统、13)电器盒、14)冷却器总程、15)前保险杠总程、16)主驾驶座椅总程、17)副驾驶座椅总程、18)后排座椅总程、19)电子电路控制器ECU、20)仪表板总程、21)左前门总程、22)右前门总程、23)左后门总程、24)右后门总程、25)天窗总程、26)后悬架总程、27)排气系统、28)油箱总程、29)包括刹车盘的左后轮结构、30)包括刹车盘的右后轮结构、31)后保险杠总程、32)备用轮胎、33)后挡风玻璃。
6.根据权利要求5所述的汽车安全模拟仿真自动控制处理系统，其特征在于：所述将获取的每个分类的CAD数据分别导入对应的自动生成CAE模块的装置包括：
将其中一类CAD数据导入Hypermesh工作界面的装置；
按规则设定零件层的装置；
按规则设定零件层属性的装置；
按规则设定材料层的装置；
按规则设定材料层属性的装置；
按规则设定截面属性层的装置；
按规则建立截面属性层属性的装置；
自动划分网格的装置；
按规则建立连接关系的装置；
按规则建立零件之间的接触关系的装置；
按规则重新设定零件层、材料、截面、网格节点和网格单元的装置；
输出CAE数据的装置。
7.根据权利要求6所述的汽车安全模拟仿真自动控制处理系统，其特征在于：上述自动划分网格的装置实现以下步骤：
选择零件层ID最小的零件；
生成零件的中面或者中线，放入新建的临时层；
按照清理规则清理零件的中面或者中线；
按照规则划分网格；
生成的网格放入最初选择的零件层，同时删除临时层；
寻找是否存在比当前层ID大的零件层ID，如果存在，则选择当前最小的一个零件层ID继续划分；如果不存在比当前层大的零件层ID，则自动划分结束。
8.根据权利要求5所述的汽车安全模拟仿真自动控制处理系统，其特征在于：所述将各个特定分类进行关联以实现CAE整车拼装的装置包括：
将上述特定分类的CAE数据分为特定的耦合组的装置；
将各耦合组内的特定分类按照整车连接关系进行拼装耦合的装置；
将各个耦合组与耦合组之间按照整车连接关系进行拼装耦合的装置；
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| 基于数值模拟技术的某商务车整车碰撞性能研究;郭微;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20090515;第C035-52页 * |
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