CN104573175A - 一种用于对车身顶盖抗凹刚度进行cae分析的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计算机辅助工程(CAE)技术领域，提供了一种用于对车身顶盖抗凹刚度进行CAE分析的方法，包括：在顶盖模型上确定加载点的位置和数量；对各个加载点分别进行加载测试，获得统计结果；绘制位移-加载曲线，根据加载大小、位移和曲线斜率判断顶盖模型的抗凹刚度是否满足要求，如果不满足要求则重新生成顶盖模型。本发明提供的用于对车身顶盖抗凹刚度进行CAE分析的方法，自动进行加载点选取与分析处理，节省时间，结果规范，便于同一车身数次测量结果以及不同车型测量结果之间对比，给工程师带来了较大的方便，缩短了项目开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及计算机辅助工程(CAE)技术领域，具体涉及一种用于对车身顶盖抗凹刚度进行CAE分析的方法，即利用CAE技术分析车身顶盖抗凹刚度。
背景技术
车身顶盖的抗凹刚度是一项重要指标，即抗凹性能。抗凹性能不足会导致乘用车顶盖在冰雹或石子撞击下出现凹痕，这不仅影响着客户的主观评价，同时也与车辆安全性、乘坐舒适性密切相关，在设计过程中对车身顶盖的抗凹刚度进行CAE分析是预防车身顶盖刚度缺陷的重要环节。
传统利用CAE技术分析车身顶盖抗凹刚度的方法流程是：首先利用ANSA等CAE前处理建模软件建立顶盖模型；在顶盖模型的外表面上根据经验选取用于测量抗凹刚度的加载点，一般轿车的加载点个数为10至15个；对顶盖模型进行加载与约束，以便模拟顶盖模型被安装到车身上之后的真实状态；对各个加载点分别进行抗凹刚度分析。在进行抗凹刚度分析时，需要结合加载大小对加载点受到压块施加的加载后的位移进行分析，以确定顶盖是否发生屈曲变形。这种传统方法存在如下问题：需要不断重复进行选取加载点、施加加载、测量加载点位移和判断是否发生屈曲等一系列操作，往往需要重复十几次，不仅增加项目开发时间，而且浪费人力成本；每次操作选取的加载点位置不同，操作时记录的信息和操作后记录的结果不规范。这些问题导致成本高、处理结果兼容性差、不便于同一车身数次测量结果以及不同车型测量结果之间对比的问题。
发明内容
本发明解决传统利用CAE技术分析车身顶盖抗凹刚度的方法操作繁琐，导致人力成本高的问题。
为解决上述问题，本发明提供如下的技术方案：
一种用于对车身顶盖抗凹刚度进行计算机辅助工程分析的方法，包括：
步骤101：建立顶盖模型，顶盖模型具有三条顶盖棚条；
步骤102：在顶盖模型上建立三维坐标系，使得X轴平行于顶盖模型纵向延伸方向，Y轴平行于顶盖模型横向延伸方向，XZ平面将顶盖模型平分为对称的两个部分；
步骤103：在顶盖模型上确定加载点的位置和数量；
步骤104：对各个加载点分别进行加载测试，统计当前加载点受到的加载大小与发生的位移，并将加载大小与对应位移记录在统计结果中，为每个加载点均记录一个统计结果；
步骤105：读取一个统计结果，为该统计结果绘制一个位移-加载曲线，计算位移-加载曲线中各个加载大小处的斜率；
步骤106：判断各个加载大小处的斜率是否为正数，如果有一处斜率非正，则向显示设备输出当前位移-加载曲线并返回步骤101；如果所有斜率均为正数，则进行步骤107；
步骤107：根据当前统计结果计算统计项的值以及对应的目标范围，判断统计项的值是否在目标范围内，如果在目标范围内，则存储统计项和统计项的值并且执行步骤108；如果不在目标范围内则返回步骤101；
步骤108：返回步骤105，直到所有统计结果被执行完。
在优选的方案中，步骤103具体包括：
步骤201：如果相邻两条顶盖棚条之间的X向间距d≤450mm，则在这两条顶盖棚条之间将距离中间顶盖棚条的距离为d/3和2d/3处定义为加载点的X坐标；如果相邻两条顶盖棚条之间的X向间距d>450mm，则在这两条顶盖棚条之间将距离中间顶盖棚条的距离为d/4、d/2和3d/4处定义为加载点的X坐标；
步骤202：在XZ平面的一侧，如果长度为顶盖最窄宽度一半的Y向间距h＞500mm，则分别在距离XZ平面的距离为h/3和2h/3处定义加载点的Y坐标；如果长度为顶盖最窄宽度一半的Y向间距h≤500mm，则分别在距离XZ平面的距离为h/4、h/2和3h/4处定义加载点的Y坐标；
步骤203：将X坐标的个数乘以Y坐标的个数定义为加载点的个数。
在优选的方案中，统计项包括加载大小和位移。
在优选的方案中，步骤104还包括：在对当前加载点施加加载后，释放所施加的加载，统计释放加载之后当前加载点的残余位移，并将残余位移也记录在当前加载点的统计结果中。
在优选的方案中，统计项还包括残余位移。
本发明提供了用于对车身顶盖抗凹刚度进行CAE分析的方法，所述方法自动进行加载点选取与分析处理，节省时间，降低了人力成本，结果规范，便于同一车身数次测量结果以及不同车型测量结果之间对比，给工程师带来了较大的方便，缩短了项目开发周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中用于对车身顶盖抗凹刚度进行CAE分析的方法流程图。
图2为采用图1所示方法流程建立的顶盖模型的示意图。
附图标记说明：
1.顶盖，2.顶盖棚条，3.中间顶盖棚条，4.加载点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示流程图和图2的顶盖模型示意图，本实施例提供的用于对车身顶盖抗凹刚度进行CAE分析的方法包括：
步骤101：建立顶盖模型，顶盖模型具有三条顶盖棚条；
步骤102：在顶盖模型上建立三维坐标系，使得X轴平行于顶盖模型纵向延伸方向，Y轴平行于顶盖模型横向延伸方向，XZ平面将顶盖模型平分为对称的两个部分；XZ平面为X轴和Y轴围成的平面；
步骤103：在顶盖模型上确定加载点的位置和数量；
步骤104：对各个加载点分别进行加载测试，统计当前加载点受到的加载大小与发生的位移，并将加载大小与对应位移记录在统计结果中，为每个加载点均记录一个统计结果；位移为加载点发生形变后所在位置的Z坐标。
步骤105：读取一个统计结果，为该统计结果绘制一个位移-加载曲线，计算位移-加载曲线中各个加载大小处的斜率；位移-加载曲线在以位移和加载大小作为坐标轴的二维坐标系下生成；
步骤106：判断各个加载大小处的斜率是否为正数，如果有一处斜率非正，则表示发生屈曲，于是向显示设备输出当前位移-加载曲线并返回步骤101；如果所有斜率均为正数，则进行步骤107；
步骤107：根据当前统计结果计算统计项的值以及对应的目标范围，判断统计项的值是否在目标范围内，如果在目标范围内，则存储统计项和统计项的值并且执行步骤108；如果不在目标范围内则返回步骤101；统计项包括加载大小和位移等，本步骤的目的是使得顶盖模型的受加载后形变等参数在允许的范围内，如果超出允许的范围则返回步骤101重新建立顶盖模型；
步骤108：返回步骤105，直到所有统计结果被执行完。
其中，步骤101和102可以借助于MSC/NASTRAN软件实现；步骤104至108可以借助于HyperWorks软件提供的二次开发接口，基于TCL(工具命令语言)语言来实现。
为了合理选择加载点，使加载点更能代表顶盖模型抗凹刚度，需要合理选择加载点的位置和数量，以尽可能少的加载点来全面体现顶盖模型的刚度特征，本实施例采用如下步骤来实现：
步骤201：如果相邻两条顶盖棚条之间的最大距离，即X向间距d≤450mm，则在这两条顶盖棚条之间将距离中间顶盖棚条的距离为d/3和2d/3处定义为加载点的X坐标；如果相邻两条顶盖棚条之间的最大距离，即X向间距d>450mm，则在这两条顶盖棚条之间将距离中间顶盖棚条的距离为d/4、d/2和3d/4处定义为加载点的X坐标；中间顶盖棚条为三条顶盖棚条中处于中间位置处的顶盖棚条；虽然有两条顶盖棚条是弯曲的，但是弯曲的弧度不大，所以相邻两条顶盖棚条之间距离变化不大，这里以相邻两条顶盖棚条之间的最大距离作为X向间距d；
步骤202：在XZ平面的一侧，如果长度为顶盖最窄宽度一半的Y向间距h＞500mm，则分别在距离XZ平面的距离为h/3和2h/3处定义加载点的Y坐标；如果长度为顶盖最窄宽度一半的Y向间距h≤500mm，则分别在距离XZ平面的距离为h/4、h/2和3h/4处定义加载点的Y坐标；虽然顶盖的两条边是弯曲的，但是弯曲的弧度不大，不影响Y坐标的选取结果，所以将顶盖最窄宽度一半作为Y向间距h；
步骤203：将X坐标的个数乘以Y坐标的个数定义为加载点的个数。
为了检验顶盖模型受到加载后的恢复性能，还需要进行残余位移分析，因此，步骤104还包括：在对当前加载点施加加载后，释放所施加的加载，统计释放加载之后当前加载点的残余位移，并将残余位移也记录在当前加载点的统计结果中。相应的，统计项还可以包括残余位移。残余位移也是加载点为位移，即加载点发生形变后所在位置的Z坐标。
通过本发明可高效便捷的实现车身顶盖抗凹刚度的CAE分析，此方法极大程度上缩短了项目开发周期，为项目初期评价顶盖抗凹性能提供了重要的依据，确保了车辆的安全性及乘坐舒适性，预防了顶盖刚度缺陷。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种用于对车身顶盖抗凹刚度进行计算机辅助工程分析的方法，包括：
步骤101：建立顶盖模型，顶盖模型具有三条顶盖棚条；
步骤102：在顶盖模型上建立三维坐标系，使得X轴平行于顶盖模型纵向延伸方向，Y轴平行于顶盖模型横向延伸方向，XZ平面将顶盖模型平分为对称的两个部分，其特征在于，还包括：
步骤103：在顶盖模型上确定加载点的位置和数量；
步骤104：对各个加载点分别进行加载测试，统计当前加载点受到的加载大小与发生的位移，并将加载大小与对应位移记录在统计结果中，为每个加载点均记录一个统计结果；
步骤105：读取一个统计结果，为该统计结果绘制一个位移-加载曲线，计算位移-加载曲线中各个加载大小处的斜率；
步骤106：判断各个加载大小处的斜率是否为正数，如果有一处斜率非正，则向显示设备输出当前位移-加载曲线并返回步骤101；如果所有斜率均为正数，则进行步骤107；
步骤107：根据当前统计结果计算统计项的值以及对应的目标范围，判断统计项的值是否在目标范围内，如果在目标范围内，则存储统计项和统计项的值并且执行步骤108；如果不在目标范围内则返回步骤101；
步骤108：返回步骤105，直到所有统计结果被执行完。
2.根据权利要求1所述用于对车身顶盖抗凹刚度进行计算机辅助工程分析的方法，其特征在于，步骤103具体包括：
步骤201：如果相邻两条顶盖棚条之间的X向间距d≤450mm，则在这两条顶盖棚条之间将距离中间顶盖棚条的距离为d/3和2d/3处定义为加载点的X坐标；如果相邻两条顶盖棚条之间的X向间距d>450mm，则在这两条顶盖棚条之间将距离中间顶盖棚条的距离为d/4、d/2和3d/4处定义为加载点的X坐标；
步骤202：在XZ平面的一侧，如果长度为顶盖最窄宽度一半的Y向间距h＞500mm，则分别在距离XZ平面的距离为h/3和2h/3处定义加载点的Y坐标；如果长度为顶盖最窄宽度一半的Y向间距h≤500mm，则分别在距离XZ平面的距离为h/4、h/2和3h/4处定义加载点的Y坐标；
步骤203：将X坐标的个数乘以Y坐标的个数定义为加载点的个数。
3.根据权利要求1所述用于对车身顶盖抗凹刚度进行计算机辅助工程分析的方法，其特征在于，统计项包括加载大小和位移。
4.根据权利要求1所述用于对车身顶盖抗凹刚度进行计算机辅助工程分析的方法，其特征在于，步骤104还包括：在对当前加载点施加加载后，释放所施加的加载，统计释放加载之后当前加载点的残余位移，并将残余位移也记录在当前加载点的统计结果中。
5.根据权利要求4所述用于对车身顶盖抗凹刚度进行计算机辅助工程分析的方法，其特征在于，统计项还包括残余位移。
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