CN108776718A - 汽车车身分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车车身分析方法，方法包括如下步骤：对汽车白车身进行整体扫描，以得到白车身3D数据，并对所述白车身3D数据进行离散处理，以建立有限元模型；在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束，并分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷；对所述有限元模型进行仿真求解，以得到所述有限元模型在载荷下的位移云图，并判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值，当判断到所述云图差值小于所述预设差值时，则输出所述有限元模型的分析数据。本发明利用有限元仿真的方法，能有效节约成本、计算时间缩短、计算分析准确性高，更好为汽车开发设计优化和分析提供参照。

Description

汽车车身分析方法
技术领域
本发明涉及计算机辅助设计技术领域，特别涉及一种汽车车身分析方法。
背景技术
随着经济的发展与技术的进步，城市居民汽车保有量在迅猛增长，道路交通事故已经成为人类生命安全的重要威胁之一。因此如何提高汽车的整体安全性能，已经成为了汽车工程师最重要的一个研究方向。
对汽车而言，汽车车身是汽车整车当中的一个重要组成部分。汽车车身指的是车辆用来载人装货的部分，也指车辆整体。有的车辆的车身既是驾驶员的工作场所，又是容纳乘客和货物的场所。汽车车身包括车窗、车门、驾驶舱、乘客舱、发动机舱和行李舱等。汽车车身的造型有厢型、鱼型、船型、流线型及楔型等几种，结构形式分单厢、两厢和三厢等类型。汽车车身造型结构是车辆的形体语言，其设计好坏将直接影响到车辆的性能，因此在汽车结构设计阶段就要对汽车车身的整体刚度进行分析。目前，常采用Nastran技术来对汽车车身刚度进行仿真模拟，Nastran技术可以缩短产品开发周期、优化产品结构、提高产品性能、延长产品寿命以及降低开发成本，已广泛应用于航空航天、汽车交通、水利水电、建筑工程、电子电器以及港口船舶等。
然而，现有的对汽车车身刚度优化过程中，对汽车前后端保险杠的刚度分析精准度较低，进而降低了对汽车车身整体的刚度分析的准确性。
发明内容
基于此，本发明的目的是为了解决现有技术中，对汽车前后端保险杠的刚度分析精准度较低的问题。
本发明提出一种汽车车身分析方法，其中，所述方法包括如下步骤：
对汽车白车身进行整体扫描，以得到白车身3D数据，并对所述白车身3D数据进行离散处理，以建立有限元模型，所述有限元模型内包含所述汽车白车身对应的模型数据；
在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束，并分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷；
对所述有限元模型进行仿真求解，以得到所述有限元模型在载荷下的位移云图，并判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值，所述位移云图中存储有所述有限元模型仿真前的原始模型数据和所述有限元模型经添加载荷后的载荷模型数据，所述云图差值为所述载荷模型数据与所述原始模型数据之间的位移差值；
当判断到所述云图差值小于所述预设差值时，则输出所述有限元模型的分析数据。
本发明提出的汽车车身分析方法，利用有限元仿真的方法，能有效节约成本、计算时间缩短、计算分析准确性高，通过对所述汽车白车身的扫描，以方便了所述白车身3D数据的获取，通过所述有限元模型的建立，有效的简化了对汽车车身刚度分析的步骤，通过在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束的设计，有效的提高了对汽车车身刚度分析的准确，通过分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷的设计，以使有针对性的汽车保险杠进行刚度分析，以提高对汽车保险杠刚度分析的精准度，且通过所述云图差值与所述预设差值的判断，以判定当前对汽车车身的刚度分析是否合格，进而有效的提高了所述汽车车身刚度分析方法的准确性。
进一步地，所述对所述白车身3D数据进行离散处理的步骤包括：
对所述白车身3D数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；
获取所述汽车白车身的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性和厚度。
进一步地，所述对所述白车身3D数据进行有限单元离散的步骤包括：
分别获取所述白车身3D数据中的每个零部件参数；
采用板壳单元的方式对所述零部件参数进行离散。
进一步地，所述采用板壳单元的方式对所述零部件参数进行离散的步骤包括：
采用四边形板壳单元对所述零部件参数进行模拟离散；
采用三角形板壳单元对所述零部件参数进行过渡离散。
进一步地，所述判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值的步骤之后，所述方法还包括：
当判断到所述云图差值大于或等于所述预设差值时，对所述前防撞梁或所述后防撞梁的材质和厚度进行优化处理。
进一步地，所述判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值的步骤之后，所述方法还包括：
判断所述云图差值是否大于差值阈值；
若是，则停止所述有限元模型的仿真，并发出错误报警。
进一步地，所述在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束的步骤包括：
截取预设白车身结构，并约束截取所述前悬安装点和所述后悬安装点的断面六个自由度。
进一步地，所述判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值的步骤之后，所述方法还包括：
分别获取所述实体数据、所述有限元模型和所述云图差值，并将获取到的所述实体数据、所述有限元模型和所述云图差值形成对应关系进行标号存储。
进一步地，对所述有限元模型进行仿真求解的软件为Nastran。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第一实施例提出的汽车车身分析方法的流程图；
图2为本发明第二实施例提出的汽车车身分析方法的流程图；
图3为图2中步骤S21的具体实施步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本发明提出一种汽车车身分析方法，请参阅图1，对于本发明第一实施例中的汽车车身分析方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S10，对汽车白车身进行整体扫描，以得到白车身3D数据，并对所述白车身3D数据进行离散处理，以建立有限元模型，所述有限元模型内包含所述汽车白车身对应的模型数据。
其中，在建立有限元模型时，对上述的汽车白车身而言，可根据汽车实际结构设定汽车车身中各零件的材料、以及各零件之间的连接关系。在此还需要补充的是，进行建模的前处理软件可采用Hypermesh或ANSA进行建模。
具体的，通过所述白车身3D数据的获取，以方便了后续对汽车车身刚度的分析，有效的提高了分析效率，且通过对所述白车身3D数据进行离散处理，以使有效对所述白车身3D数据进行简化，以进一步的提高了所述汽车车身刚度分析方法的分析效率。
步骤S20，在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束，并分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷。
本实施例中，通过在所述前悬安装点和所述后悬安装点添加约束的设计，以使有效的提高了对汽车车身刚度分析的准确性，且通过分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷的设计，以使有针对性的汽车保险杠进行刚度分析，以提高对汽车保险杠刚度分析的精准度。
步骤S30，对所述有限元模型进行仿真求解，以得到所述有限元模型在载荷下的位移云图，并判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值。
其中，对所述有限元模型进行仿真求解的软件为Nastran，所述位移云图中存储有所述有限元模型仿真前的原始模型数据和所述有限元模型经添加载荷后的载荷模型数据，所述云图差值为所述载荷模型数据与所述原始模型数据之间的位移差值。具体的，所述预设差值为用户预先设置的数值，该数值用户可根据需求进行大小设置。
步骤S40，当判断到所述云图差值小于所述预设差值时，则输出所述有限元模型的分析数据。
其中，当判定到所述云图差值小于所述预设差值时，则判定对汽车车身的刚度分析合格，此时可对应输出所述有限元模型的分析数据，以方便后续对测试结果的查看，提高了用户体验。
本发明提出的汽车车身分析方法，利用有限元仿真的方法，能有效节约成本、计算时间缩短、计算分析准确性高，通过对所述汽车白车身的扫描，以方便了所述白车身3D数据的获取，通过所述有限元模型的建立，有效的简化了对汽车车身刚度分析的步骤，通过在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束的设计，有效的提高了对汽车车身刚度分析的准确，通过分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷的设计，以使有针对性的汽车保险杠进行刚度分析，以提高对汽车保险杠刚度分析的精准度，且通过所述云图差值与所述预设差值的判断，以判定当前对汽车车身的刚度分析是否合格，进而有效的提高了所述汽车车身刚度分析方法的准确性。
下面以一个具体的实例对本发明的技术方案进行更加详细地说明。请参阅图2，对于本发明第二实施例提出的汽车车身分析方法，其具体实施步骤如下所述：
步骤S11，对汽车白车身进行整体扫描，以得到白车身3D数据；
其中，对上述的汽车白车身而言，可根据汽车实际结构设定汽车车身中各零件的材料、以及各零件之间的连接关系。在此还需要补充的是，进行建模的前处理软件可采用Hypermesh或ANSA进行建模。
步骤S21，对所述白车身3D数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；
其中，通过对所述白车身3D数据进行离散处理，以使有效对所述白车身3D数据进行简化，以进一步的提高了所述汽车车身刚度分析方法的分析效率。
请参阅图3，为图2中步骤S21的具体实施步骤的流程图：
步骤S210，分别获取所述白车身3D数据中的每个零部件参数；
其中，通过所述零部件参数的获取，以提高对所述白车身3D数据的离散准确度，进而有效的提高了所述汽车车身刚度分析方法的分析准确性；
步骤S211，采用板壳单元的方式对所述零部件参数进行离散；
其中，通过采用板壳单元的方式进行所述零部件参数的离散，以使有效我的提高了离散效率，进而提高了所述汽车车身刚度分析方法整体的分析效率。
优选的，所述采用板壳单元的方式对所述零部件参数进行离散的步骤包括：
采用四边形板壳单元对所述零部件参数进行模拟离散；
采用三角形板壳单元对所述零部件参数进行过渡离散。
请继续参阅图2，步骤S31，获取所述汽车白车身的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性和厚度，以建立有限元模型；
其中，所述有限元模型内包含所述汽车白车身对应的模型数据；
步骤S41，截取预设白车身结构，并约束截取所述前悬安装点和所述后悬安装点的断面六个自由度，并分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷；
本实施例中，通过约束截取所述前悬安装点和所述后悬安装点的断面六个自由度的设计，以使有效的提高了对汽车车身刚度分析的准确性，且通过分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷的设计，以使有针对性的汽车保险杠进行刚度分析，以提高对汽车保险杠刚度分析的精准度。
步骤S51，对所述有限元模型进行仿真求解，以得到所述有限元模型在载荷下的位移云图，并判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值；
其中，对所述有限元模型进行仿真求解的软件为Nastran，所述位移云图中存储有所述有限元模型仿真前的原始模型数据和所述有限元模型经添加载荷后的载荷模型数据，所述云图差值为所述载荷模型数据与所述原始模型数据之间的位移差值。具体的，所述预设差值为用户预先设置的数值，该数值用户可根据需求进行大小设置；
当判断到所述云图差值小于所述预设差值时，执行步骤S61。
步骤S61，输出所述有限元模型的分析数据；
其中，当判定到所述云图差值小于所述预设差值时，则判定对汽车车身的刚度分析合格，此时可对应输出所述有限元模型的分析数据，以方便后续对测试结果的查看，提高了用户体验。
优选的，本实施例中步骤S61之后，所述方法还包括：
判断所述云图差值是否大于差值阈值；
若是，则停止所述有限元模型的仿真，并发出错误报警。
其中，通过所述云图差值与所述差值阈值之间的判定，有效的防止了由于计算偏差较大导致的无效计算，进而提高了所述汽车车身刚度分析方法的分析效率。
当判断到所述云图差值大于或等于所述预设差值时，执行步骤S71。
步骤S71，对所述前防撞梁或所述后防撞梁的材质和厚度进行优化处理；
其中，该步骤中当判断到所述云图差值大于或等于所述预设差值时，且对所述前防撞梁或所述后防撞梁的材质和厚度进行优化处理后，返回执行步骤S21，直至步骤S61判断到所述云图差值小于所述预设差值。
优选的，本实施例中步骤S71之后，所述方法还包括：
分别获取所述实体数据、所述有限元模型和所述云图差值，并将获取到的所述实体数据、所述有限元模型和所述云图差值形成对应关系进行标号存储；
其中，通过将获取到的所述实体数据、所述有限元模型和所述云图差值形成对应关系进行标号存储的设计，有效的方便了后续用户对数据的查看与查询，提高了用户体验。
本实施例中，利用有限元仿真的方法，能有效节约成本、计算时间缩短、计算准确性高，通过对所述汽车白车身的扫描，以方便了所述白车身3D数据的获取，通过所述有限元模型的建立，有效的简化了对汽车车身刚度分析的步骤，通过在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束的设计，有效的提高了对汽车车身刚度分析的准确，通过分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷的设计，以使有针对性的汽车保险杠进行刚度分析，以提高对汽车保险杠刚度分析的精准度，且通过所述云图差值与所述预设差值的判断，以判定当前对汽车车身的刚度分析是否合格，进而有效的提高了所述汽车车身刚度分析方法的准确性。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种汽车车身分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
对汽车白车身进行整体扫描，以得到白车身3D数据，并对所述白车身3D数据进行离散处理，以建立有限元模型，所述有限元模型内包含所述汽车白车身对应的模型数据；
在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束，并分别在所述有限元模型中的前防撞梁和后防撞梁上施加载荷；
对所述有限元模型进行仿真求解，以得到所述有限元模型在载荷下的位移云图，并判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值，所述位移云图中存储有所述有限元模型仿真前的原始模型数据和所述有限元模型经添加载荷后的载荷模型数据，所述云图差值为所述载荷模型数据与所述原始模型数据之间的位移差值；
当判断到所述云图差值小于所述预设差值时，则输出所述有限元模型的分析数据。
2.根据权利要求1所述的汽车车身分析方法，其特征在于，所述对所述白车身3D数据进行离散处理的步骤包括：
对所述白车身3D数据进行有限单元离散，以得到多个单元网格；
获取所述汽车白车身的实体数据，并根据所述实体数据分别对对应的所述单元网格赋予材料属性和厚度。
3.根据权利要求2所述的汽车车身分析方法，其特征在于，所述对所述白车身3D数据进行有限单元离散的步骤包括：
分别获取所述白车身3D数据中的每个零部件参数；
采用板壳单元的方式对所述零部件参数进行离散。
4.根据权利要求3所述的汽车车身分析方法，其特征在于，所述采用板壳单元的方式对所述零部件参数进行离散的步骤包括：
采用四边形板壳单元对所述零部件参数进行模拟离散；
采用三角形板壳单元对所述零部件参数进行过渡离散。
5.根据权利要求1所述的汽车车身分析方法，其特征在于，所述判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值的步骤之后，所述方法还包括：
当判断到所述云图差值大于或等于所述预设差值时，对所述前防撞梁或所述后防撞梁的材质和厚度进行优化处理。
6.根据权利要求1所述的汽车车身分析方法，其特征在于，所述判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值的步骤之后，所述方法还包括：
判断所述云图差值是否大于差值阈值；
若是，则停止所述有限元模型的仿真，并发出错误报警。
7.根据权利要求1所述的汽车车身分析方法，其特征在于，所述在所述有限元模型中的前悬安装点和后悬安装点处添加约束的步骤包括：
截取预设白车身结构，并约束截取所述前悬安装点和所述后悬安装点的断面六个自由度。
8.根据权利要求2所述的汽车车身分析方法，其特征在于，所述判断所述位移云图中的云图差值是否小于预设差值的步骤之后，所述方法还包括：
分别获取所述实体数据、所述有限元模型和所述云图差值，并将获取到的所述实体数据、所述有限元模型和所述云图差值形成对应关系进行标号存储。
9.根据权利要求1所述的汽车车身分析方法，其特征在于，对所述有限元模型进行仿真求解的软件为Nastran。
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