CN106457331B - 采用多个因素的组合来执行和通知金属板仿真 - Google Patents
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Abstract
金属板被提供作为用于制作成品的模板。在对金属板执行各种金属变形技术之后，金属板可以转换为成品。金属板处理可以包括不同技术，诸如减薄、弯曲、切割等。经处理的金属板可以作为各种产品诸如车辆主体的原料来源。本文中公开的方面将用于检测金属板变形的完整性的各种测试组合成单一输出。
Description
相关申请的交叉引用
该PCT专利申请要求于2014年6月11日提交的、题为“Performing AndCommunicating Sheet Metal Simulations Employing A Combination Of Factors”的美国临时专利申请No.62/010,818的权益和优先权，并通过引用将该申请的全部公开内容合并于此。
技术领域
本发明涉及金属板仿真领域，具体地涉及采用多个因素的组合来执行和通知金属板仿真的系统和方法。
背景技术
金属板(sheet metal)被提供作为制作成品的模板。在对金属板执行各种金属变形(metal transformation)技术之后，该金属板可以转换为成品。金属板处理可以包括不同的技术，诸如减薄、弯曲、切割等。经处理的金属板可以作为各种产品诸如车辆主体的原料来源。
采用金属板的各种产品的制造者通常使用计算机辅助设计(CAD)程序以辅助产品的设计和仿真。设计者可以将与最终产品相关联的参数输入CAD程序中。从而，该CAD程序可以基于预期设计运行各种仿真。仿真可以用于测试与不同修改相关联的性能、兼容性和失败(failure)。
当处理金属板时，可能形成各种开裂。因此，可以执行不同的测试以确定特定的变化或处理是否会导致开裂。在执行这些仿真时，可能出现若干问题。在一些情况下，仿真可能不够准确。因此，仿真不能充分地检测开裂或一些其他有害问题是否可能出现。
在其他情况下，仿真可能过度预测错误。因此，仿真可能错误地指示特定的处理或处理的组合可能导致开裂。在这些情况下，可能对部件的变形有益的处理可能因为仿真所指示的错误信息而未被执行。
发明内容
以下描述涉及用于采用多个因素的组合来执行和通知金属板仿真的系统和方法。示例性实施方案也可以涉及本文中所描述的任何系统、方法、应用、各种计算装置。
本发明的另外的特征将在接下来的描述中进行陈述，并且这些另外的特征将部分地根据该描述而变得明显或者可以通过本发明的实践获知。
本文提供了一种用于仿真金属板变形的系统。该系统包括：材料接口模块，该材料接口模块用于接收与材料相关联的多个数据，该材料与经由金属板变形所仿真的金属板一起使用以产生经变形的金属板；公式接口(formula interfacer)，该公式接口与和金属板变形相关联的应用相接口以接收与金属板变形相关联的多个公式，该公式接口被配置成将一个以上的金属板变形测试进行组合；以及可成形性(formability)接口，该可成形接口接收与阈值相关联的参数，该阈值是与经变形的金属板相关联的减薄和开裂的阈值。该系统被配置成针对金属板的每个预定义的划分区域，生成与针对每个预定义的划分区域的变形金属板响应对应的数据。
应当理解，上述概述和以下详细说明两者均是示例性的和说明性的并且旨在提供要求保护的本发明的进一步说明。根据以下详细描述、附图和权利要求，其他特征和方面将是明显的。
附图说明
详细描述参照附图，其中相同的附图标记表示相同的项目，以及在附图中：
图1是图示示例计算机的框图；
图2图示用于采用多个因素的组合来执行和通知(communicate)金属板仿真的系统的实现方式的示例；
图3图示用于采用多个因素的组合来执行和通知金属板仿真的方法的实现方式的示例；
图4图示采用图2中描述的系统的显示的示例；
图5(a)和5(b)图示采用图2中描述的系统的显示的示例。
具体实施方式
与金属板的处理相关联的CAD仿真可以经由各种CAD工具执行。每个仿真可以指示金属板的处理是否可能失败。通过执行该分析，与最终产品相关联的设计者可能能够预测性地预测与特定金属板部件相关联的特定处理是否会导致开裂或其他问题。
当前，关于特定处理是否会引起问题存在经验方针。例如，可以建立针对减薄的经验方针。然而，当这些经验方针用于实际应用时，在一些情况下，其过度预测或过低预测(under predict)问题。在这些情况下，生产者可能必须重新设计部件，从而损失与延迟相关联的金钱和时间。
另外，存在有限元分析(FEA)模型并且其当前用于若干仿真和CAD设计工具中。出于与上述相同的原因，FEA模型是受限的。
本文公开了用于采用多个因素的组合来执行和通知金属板仿真的系统和方法。这些因素可以是其他测试和方程，诸如FEA测试和用于检测开裂的其他技术。通过采用利用另外的因素和参数的仿真，可能获得和实现开裂检测的较高准确度。再者，可以实现较薄的成品。
图1是图示示例计算机100的框图。计算机100包括至少一个耦合至芯片组104的处理器102。芯片组104包括存储器控制器集线器120和输入/输出(I/O)控制器集线器122。存储器106和图形适配器112耦合至存储器控制器集线器120，并且显示器118耦合至图形适配器112。存储装置108、键盘110、指向装置114和网络适配器116耦合至I/O控制器集线器122。计算机100的其他实施方案可以具有不同的架构。
存储装置108是非暂态计算机可读存储介质，诸如硬盘驱动器、光盘只读存储器(CD-ROM)、DVD或固态存储装置。存储器106保存由处理器102使用的指令和数据。指向装置114是鼠标、跟踪球或其他类型的指向装置，并且与键盘110结合使用以将数据输入计算机系统100中。图形适配器112将图像和其他信息显示在显示器118上。网络适配器116将计算机系统100耦合至一个或更多个计算机网络。
计算机100适于执行用于提供本文所描述的功能的计算机程序模块。如本文中所使用的，术语“模块”指代用于提供指定功能的计算机程序逻辑。因此，模块可以以硬件、固件和/或软件来实现。在一个实施方案中，程序模块存储在存储装置108中，被加载至存储器106中，并且由处理器102执行。
本文中公开的实体和处理所使用的计算机类型可以根据实体所需的处理能力和实施方案而变化。计算机100可以是移动装置、平板型计算机、智能电话或具有以上列出的元件的任何种类的计算元件。例如，视频语料库(corpus)(诸如硬盘、固态存储器或存储装置)可以存储在分布式数据库系统中，该分布式数据库系统包括一起工作的多个刀片服务器以提供本文中所描述的功能。计算机可以缺乏上述部件中的一些部件，诸如键盘110、图形适配器112和显示器118。
图2图示用于采用多个因素的组合来执行和通知金属板仿真的系统200。系统200包括接口模块210、公式接口220、可成形性接口230和可成形性显示驱动器240。系统200可以经由诸如计算机100的装置执行。系统200可以经由系统总线250与图2中示出的其他元件通信。系统总线250可以允许与系统200和其他元件的集成，或者可以是允许系统200和其他元件之间的有线通信或无线通信的网络。
如图2所示，数据记录260经由装置280被提供给应用270。应用270可以是用于金属板变形的允许CAD设计的、任何类型的计算机应用工程程序。应用270可以在以上列举的关于计算机100的任何装置上、装置280上执行和存储。
数据记录260对应于与金属板变形相关联的数据。数据记录260可以采用与预期变形相关联的各种数字和符号表示。例如，如果金属板261旨在被变形成经变形的金属板262。
装置280可以包括用户接口281和显示器282。在某些情况下，例如，如果装置280是触摸屏，用户接口281和显示器282可以一体设置。装置280可以包括持久存储装置283或者与持久存储装置283通信。持久存储装置283可以存储关于与金属板变形相关联的各种属性和参数的信息。因此，当金属板被拉伸、减薄、切割、压印、弯曲或经历任何其他处理时，持久存储装置283可以并入各种变形与相应的参数和变量相互参照的查找表284以执行仿真。参数和变量可以并入与应用270相关联的方程中。所采用的一些参数和变量可以是例如与金属板261或经变形的金属板262相关联的β比率(beta ratio)、次/主应变(minor/majorstrain)。
材料接口模块210与金属板261相接口以提取与该金属板相关联的各种属性。例如，材料接口模块210可以提取与金属板261相关联的冯·米塞斯应力(Von MisesStress)、平面有效应力(planar effective stress)和差异极限(discrepancy limits)。另外，材料接口模块210可以获得与金属板261相关联的各种其他属性，诸如，减薄极限曲线、张力下的弯曲极限和失败应力曲线。
材料接口模块210可以获取以上列出的与金属板261相关联的属性中的所有属性、一些属性或至少一个属性。在一个示例中，系统200可以基于存储在持久存储装置205中的信息而获取参数。在另一示例中，应用270可以将该信息传输至系统200。在另一示例中，系统200可以作为模块提供给应用270或者可以内置于应用270中，并且与和应用270相关联的过程整体通信。
公式接口220与应用270相接口以确定采用哪些公式来执行仿真。应用270所获得的公式可以视下述而定：用于将金属板261改变为经变形的金属板262的预期变形和处理。
可成形性接口230建立与经变形的金属板262相关联的极限和阈值231。例如，可以建立与成品相关联的各种标准。在一个示例中，可以建立开裂阈值(即，指示部件在开裂之前承受压力的耐受力的参数)。另一这种参数可以是在经变形的金属板262的给定区域处的部件的薄度。极限231可以经由系统200和应用270的操作员来预定，或者可以从数据库或标准源获取。
可成形性接口230还可以包括分析器232。分析器232接收由元件210和220两者所确定的信息作为输入，并且执行与检测经变形的金属板262的开裂相关联的各种分析。因此，基于金属板261的已知参数、用于制作经变形的金属板262的处理，分析器232可以针对每个区域确定每个区域的稳定性(即，是否易于形成开裂，区域的薄度，区域易受失败的影响的程度)。区域可以是经变形的金属板262的划分区。
可成形性显示驱动器240包括可视化单元241和区域单元242。可以选择性地提供下述可视化单元241和区域单元242的各个方面。
可视化单元241获取由公式接口220所确定的信息，并且提供可以图形化地呈现在显示器285上的信息。图形化地呈现的信息可以指示用户提供的极限和减薄范围是否表示产生开裂。
图4图示了示出可视化单元241的显示器285的示例。如图4所示，提供了经变形的金属板262的仿真显示。经变形的金属板262的各个边缘可以表示不同颜色和图案，其中每个颜色或图案表示是否形成开裂。
在图4中，该显示包括各种图形用户界面(GUI)元素。示出了图例410，该图例410示出与具有特定量的边缘开裂430的图案的对应关系。因此，如该显示中所示，金属板420的数字表示指示在各个部分的图案410中的至少之一。420上的图案指示是否可能出现边缘开裂430。
区域单元242显示经变形的金属板262的失败位置。各种失败模式可以是图5(a)和5(b)中列举的任何失败模式。另外，经变形的金属板262的被视为通过(即，通过应用270所建立的减薄要求或系统200的实施者预定的减薄要求)的区域也可以以颜色表示。
图5(a)和5(b)图示了示出区域单元242的样本输出的显示器285的示例。如图5(a)和5(b)所示，各个区域填充有各种图案。图案指示区域是否可能太薄以至于不稳定或不在预定阈值内，或者区域是否可通过(即，足够薄)。
参照图5(a)，图例510对应于具有特定图案的特定错误(511-517)。如图5(a)中的显示所示，各种图案显示在金属板上的仿真预测要出现错误的部分处的、经变形的金属板的数字呈现上。
在图5(b)中，示出了图例520，该图例520对应于与最大可成形性失败测试相关联的失败可能性。最大可成形性失败测试是已知的，因此将省略详细描述。类似于图4和图5(a)中示出的显示，图案521-523对应于可成形性失败的可能性，并且显示在以数字呈现的经变形的金属板505上。
图3图示用于采用多个因素的组合来执行和通知金属板仿真的方法300的示例。方法300可以实现在系统或装置上，诸如上述计算机100。
在操作310中，获取并且存储与金属板相关联的属性。可以获得关于金属板的各种属性，例如，应力311、减薄极限曲线312、压力和张力313以及失败应力曲线314。
在操作320中，基于金属板的变形而获取公式。例如，所获取的示例公式可以是下述：
IF(AND(MINOR_STRESS/MAJOR_STRESS＞0.8；MINOR_STRESS＜0.9)；
sqrt((sqr(MAJOR_STRESS-MINOR_STRESS)+sqr(MINOR_STRESS+CONTACT_PRESSURE)+sqr(＝CONTACT_PRESSURE-MAJOR STRESS))/2)；0)
因此，基于操作320所采用的上述公式的示例，方法300可以继续至操作330。
在操作330中，执行商业可成形性仿真。基本上，操作320执行的分析与方法300的实施者所输入的预定极限是相互参照的。
在操作340中，示出经变形的金属板的错误或通过的区域。例如，可以示出可视化的失败开裂(341)，或者可以示出失败位置342。
因此，采用系统200和方法300，可以在集成处理中实现用以确定开裂和位置以及使开裂和位置可视化的能力(ability)。因此，因为可以在集成测试中执行以上列举的两个目标(例如，确定开裂和失败位置)，因此可以加速对经变形的金属板进行仿真的处理。
图1中示出的某些装置包括计算系统。该计算系统包括处理器(CPU)和将包括系统存储器(诸如，只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM))的各种系统部件耦合至该处理器的系统总线。也可使用其他系统存储器。计算系统可以包括一个以上处理器或者一组或一群联网在一起的计算系统，以提供较大的处理能力。系统总线可以是若干类型的总线结构中的任何总线，包括使用多种总线架构中的任何总线架构的本地总线、存储器总线或存储器控制器以及外围总线。存储在ROM等中的基本输入/输出(BIOS)可以提供基本例行程序(routine)，该基本例行程序帮助在计算系统中的元件之间传递信息，诸如在启动期间。计算系统还包括数据存储装置，该数据存储装置根据已知数据库管理系统维护数据库。数据存储装置可以以许多形式实现，诸如硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器或者可以存储可以由处理器访问的数据的另一类型的计算机可读介质，诸如，磁盒、闪式存储卡、数字通用盘、卡带(cartridge)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。数据存储装置可以经由驱动器接口连接至系统总线。数据存储装置提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算系统的其他数据的非易失性存储。
为了实现人类(以及在一些情况下，机器)用户交互，计算系统可以包括输入装置，诸如用于语音和音频的麦克风、用于肢体动作或图形输入的触摸敏感屏、键盘、鼠标、运动输入等。输出装置可以包括许多输出机制中的一个或更多个。在一些情况下，多模式系统使用户能够提供许多类型的输入以与计算系统通信。通信接口通常使计算装置系统能够使用各种通信和网络协议与一个或更多个其他计算装置通信。
前述公开参照多个流程图和所附说明以说明图3中呈现的实施方案。公开的装置、部件和系统构想使用或实现用于执行这些图中所图示的步骤的任何合适技术。因此，图3仅用于说明目的并且所描述的步骤或类似的步骤可以在任何适当时间执行，包括同时地、单独地或组合地执行。此外，这些流程图中的许多步骤可以同时发生以及/或者可以以与示出和描述的顺序不同的顺序发生。再者，公开的系统可以使用具有另外的、更少的以及/或者不同的步骤的处理和方法。
本文中公开的实施方案可以以数字电子电路实现、或者以计算机软件、固件或硬件实现，包括本文中公开的结构及其等同物。一些实施方案可以被实现为编码在有形计算机存储介质上以由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序，即计算机程序指令的一个或更多个模块。计算机存储介质可以是下述或者可以被包括在下述中：计算机可读存储装置、计算机可读存储基板(substrate)、或者随机或串行存取存储器。计算机存储介质还可以是下述或者可以被包括在下述中：一个或更多个分开的有形部件或介质，诸如多个CD、磁盘或其他存储装置。计算机存储介质不包括暂态信号。
如本文中所使用的，术语处理器包含用于处理数据的所有种类的设备、装置和机器，包括作为示例的可编程处理器、计算机、片上系统或者上述中的多个或组合。处理器可以包括专用逻辑电路，例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件以外，处理器还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机器或其中的一个或更多个的组合的代码。
计算机程序(也称为程序、模块、引擎(engine)、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言编写，包括汇编语言或解释语言、说明性或过程化语言，并且该程序可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、子程序、对象或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序可以但不必须对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或更多个脚本)的文件的一部分中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中或者存储在多个协调文件(例如，存储一个或更多个模块、子程序或部分代码的文件)中。计算机程序可以被部署成在一个计算机上执行，或者在位于一个地点或分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算机上执行。
为了提供与个人的交互，本文中公开的实施方案可以使用诸如图形用户界面(GUI)的交互式显示器来实现。这种GUI可以包括交互特征，诸如弹出或下拉菜单或列表、选择选项卡、可扫描的特征或可以接收人类输入的其他特征。
本文中公开的计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离并且通常通过通信网络交互。客户端和服务器的关系借助于在各自的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而发生。在一些实施方案中，服务器将数据(例如，HTML页面)传输至客户端装置(例如，用于显示去往与客户端装置交互的用户的数据并且接收来自该用户的用户输入)。在服务器处可以从客户端装置接收在客户端装置所生成的数据(例如，用户交互的结果)。
Claims (12)
1.一种用于仿真金属板变形的系统，包括：
数据存储装置，其包括存储用于仿真的指令程序的计算机可读介质；
处理器，其执行所述指令程序；
材料接口模块，其用于接收与材料相关联的多个数据，所述材料与经由所述金属板变形所仿真的金属板一起使用以产生经变形的金属板；
公式接口，其与和所述金属板变形相关联的应用相接口以接收与所述金属板变形相关联的多个公式，所述公式接口被配置成将一个以上的金属板变形测试进行组合；以及
可成形性接口，其用于接收与阈值相关联的参数，所述阈值为与所述经变形的金属板相关联的减薄和开裂的阈值，
其中，所述系统被配置成针对所述金属板的每个预定义的划分区域，生成与针对每个所述划分区域的变形金属板响应对应的数据，并且其中，所述多个公式采用根据应力测试、减薄极限曲线测试、压力和张力测试以及失败应力曲线测试的组合所生成的数据。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括用于向数字显示器传送所述数据的可成形性显示驱动器，所述数据被定义为与每个所述划分区域相关联的失败类型。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括用于向数字显示器传送所述数据的可成形性显示驱动器，所述数据被定义为每个所述划分区域是否经历可成形性失败的指示。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述参数被定义为与每个所述划分区域相关联的预定极限。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述预定极限被定义为基于相关联的材料的数据的、所述金属板的开裂阈值。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述预定极限被定义为基于相关联的材料的数据的、每个所述划分区域的可允许薄度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述测试由唯一的颜色或图案表示并且被呈现在所述经变形的金属板的数字呈现形式上。
8.根据权利要求3所述的系统，其中，开裂的可能性由唯一的颜色或图案表示并且被呈现在所述经变形的金属板的数字呈现形式上。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述可成形性接口将多个所述划分区域识别为边缘片，并且针对所述划分区域的每个所识别的边缘片分析是否将出现边缘开裂。
10.一种用于仿真金属板变形的方法，包括：
接收与要经历所述金属板变形的金属板相关联的材料的电子表示；
采用多个变量与用于金属板变形的多个测试，以提供经变形的金属板的单个输出数据集；
基于多个接收到的变量而执行商业可成形性仿真；
其中，在处理器上执行所述接收、所述采用和所述执行，并且
其中，所述多个测试均具有单独的公式，并且与所述金属板变形相关联的多个公式中的单个公式是通过将所述多个测试中的每个测试的单独的公式进行组合而获得的。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个测试包括应力测试、减薄极限曲线测试、接触压力极限和张力下弯曲测试以及失败应力曲线测试。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：基于与所述经变形的金属板相关联的减薄值或所述多个测试而决定显示失败区域中的至少一个。
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