CN109726406B - 车身接头优化设计方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

车身接头优化设计方法、装置、终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了车身接头优化设计方法、装置、终端及存储介质，所述方法包括：获取待优化接头的原接头信息并建立与待优化接头对应的一维梁单元模型；根据预先设定的一维梁单元模型的每个分支梁的刚度计算公式和原刚度值，计算分支梁的刚度修正系数；根据预先设定的目标刚度值、刚度修正系数以及刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数；根据所述目标截面参数，生成目标接头的目标截面形状，并进一步生成目标接头。本发明以接头的刚度为设计目标，以接头截面参数为优化对象，通过建立与待优化接头对应的一维梁单元模型，对所述待优化接头的刚度和截面参数进行公式化处理，使优化设计方向明确，提高接头优化设计的效率和精度。

Description

车身接头优化设计方法、装置、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及汽车车身设计领域，尤其涉及一种车身接头优化设计方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
车身接头刚度对车身结构的整体刚度、安全性和耐久性有着深刻影响。目前，汽车车身设计领域的现有技术中主要采用仿真验证的方法进行优化设计，即在CAD模型的基础上建立有限元详细模型后通过CAE分析及网格变形等手段对接头刚度进行计算及优化，再指导接头的CAD结构优化设计。这种接头优化设计模式需要对车身接头参数进行反复设计及验证，而且流程复杂，涉及的几何因素和参数变量较多，操作困难且精确度难以控制，在实际工程设计中难以实现快速应用和验证。目前，仍缺乏一种能广泛应用且简单高效的车身接头优化设计方法。
发明内容
本发明所要解决的技问题在于，提供一种车身接头优化设计方法、装置、终端及存储介质，能够使优化设计方向明确，提高接头优化设计的效率和精度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车身接头优化设计方法，包括如下步骤：
获取待优化接头的原接头信息；所述原接头信息包括原壳单元模型、原截面参数以及所述待优化接头在预定自由度方向的原刚度值；
根据所述待优化接头的原接头信息，建立与所述待优化接头对应的一维梁单元模型；所述一维梁单元模型包括至少两个分支梁；
根据预先设定的所述一维梁单元模型的每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度计算公式、所述原截面参数以及所述原刚度值，计算每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数；
根据预先设定的目标刚度值、所述刚度修正系数以及所述刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数；
根据所述目标截面参数，生成目标接头的目标截面形状；
根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，生成目标接头。
优选地，所述原截面参数包括截面惯性矩、截面扭转常数、分支梁之间的夹角大小、弹性模量、剪切模量和分支梁长度。
优选地，所述自由度方向包括转动自由度方向；所述一维梁单元模型包括第一分支梁与第二分支梁；每个分支梁包括三个转动自由度方向，分别记为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度；所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度的刚度计算公式分别为：
Figure BDA0001447426010000021
Figure BDA0001447426010000022
Figure BDA0001447426010000023
其中，KR4、KR5、KR6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度值，α为第一分支梁与第二分支梁的夹角，E为弹性模量，G为剪切模量，Ix1、Iy1为所述第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J1为所述第一分支梁的截面扭转常数，L1为所述第一分支梁的长度，Ix2、Iy2、Iz2为所述第二分支梁分别在x、y、z方向上的截面惯性矩，J2为所述第二分支梁的截面扭转常数，L2为所述第二分支梁的长度。
优选地，所述根据预先设定的所述一维梁单元模型的每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度计算公式、所述原截面参数以及所述原刚度值，计算每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数，具体为：
根据所述刚度计算公式和所述原截面参数，计算得到每个所述分支梁在预定自由度方向的分支梁刚度值；
根据所述原刚度值和所述分支梁刚度值的比值，得到每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数。
优选地，所述根据预先设定的目标刚度值、所述刚度修正系数以及所述刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数，具体为：
根据边界条件，对预先构建的目标方程进行求解，得到与目标接头对应的目标截面参数；其中，所述目标方程是基于刚度计算公式构建的目标刚度值关于目标截面参数以及刚度修正系数的方程。
优选地，所述目标方程为：
Figure BDA0001447426010000031
Figure BDA0001447426010000032
Figure BDA0001447426010000033
其中，KA4、KA5、KA6为设定的所述待优化接头4自由度、5自由度和6自由度分别对应的目标刚度值，C4、C5、C6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度修正系数；I′x1、I′y1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的截面扭转常数，L′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的长度，I′x2、I′y2、I′z2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁分别在x、y、z方向上的截面惯性矩，J′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的截面扭转常数，L′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的长度。
优选地，在所述根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，生成目标接头之后，还包括：
计算所述目标接头的理论刚度值，并将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，以验证目标接头是否达到设计要求。
本发明还提供了一种车身接头优化设计装置，包括：
原接头信息获取单元，用于获取待优化接头的原接头信息；所述原接头信息包括原壳单元模型、原截面参数以及所述待优化接头在预定自由度方向的原刚度值；
一维梁单元模型建立单元，用于根据所述待优化接头的原接头信息，建立与所述待优化接头对应的一维梁单元模型；所述一维梁单元模型包括至少两个分支梁；
刚度修正系数计算单元，用于根据预先设定的所述一维梁单元模型的每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度计算公式、所述原截面参数以及所述原刚度值，计算每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数；
目标截面参数计算单元，用于根据预先设定的目标刚度值、所述刚度修正系数以及所述刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数；
目标截面形状生成单元，用于根据所述目标截面参数，生成目标接头的目标截面形状；
目标接头生成单元，用于根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，生成目标接头。
本发明还提供了一种车身接头优化设计终端，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如上述的车身接头优化设计方法。
本发明还提供了一种存储介质，包括：所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的车身接头优化设计方法。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过以待优化接头的原刚度值与对应的一维梁单元模型的刚度值的比值作为所述一维梁单元模型的每个分支梁的刚度修正系数，并利用刚度修正系数提高后续对接头刚度值和截面参数公式化优化处理的求解精度，同时减少接头设计优化的考虑因素，提高接头优化设计的效率和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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是本发明实施例1提供的一种车身接头优化设计方法的流程示意图；
图2是本发明实施例1提供的待优化接头的结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的与图2所示的待优化接头对应的一维梁单元模型的结构示意图；
图4是本发明实施例2提供的与图2所示的待优化接头对应的目标接头的结构示意图；
图5是本发明实施例3提供的一种车身接头优化设计装置的结构示意图。
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。
实施例1：
请参阅图1，图1是本发明实施例1提供的一种车身接头优化设计方法的流程示意图。
本实施例提供了一种车身接头优化设计方法，其至少包括如下步骤：
S101、获取待优化接头的原接头信息；所述原接头信息包括原壳单元模型、原截面参数以及所述待优化接头在预定自由度方向的原刚度值。
在本实施例中，所述待优化接头的结构示意图如图2所示。所述待优化接头刚度对车身的影响主要取决于所述待优化接头的扭转刚度和弯曲刚度，由于所述待优化接头端面线位移相对于角位移的数量级很小，对车身整车刚度的影响也很小，因此只考虑接头截面即接头截面1和接头截面2的转动自由度，忽略平移自由度。所述待优化接头在预定自由度方向的原刚度值指，所述待优化接头在转动自由度方向的刚度值。
S102、根据所述待优化接头的原接头信息，建立与所述待优化接头对应的一维梁单元模型；所述一维梁单元模型包括至少两个分支梁。
在本实施例中，所述一维梁单元模型的结构示意图如图3所示，所述一维梁单元模型包括第一分支梁与第二分支梁。需要说明的是，所述一维梁单元模型是基于所述待优化接头的原有模型建立的，所述一维梁单元模型的截面参数与所述待优化接头的原截面参数一致，所述原截面参数包括截面惯性矩、截面扭转常数、分支梁之间的夹角大小、弹性模量、剪切模量和分支梁长度。
S103、根据预先设定的所述一维梁单元模型的每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度计算公式、所述原截面参数以及所述原刚度值，计算每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数。
在本实施例中，每个分支梁包括三个转动自由度方向，分别记为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度；所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度的刚度计算公式分别为：
Figure BDA0001447426010000061
Figure BDA0001447426010000062
Figure BDA0001447426010000063
其中，KR4、KR5、KR6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度值，α为第一分支梁与第二分支梁的夹角，E为弹性模量，G为剪切模量，Ix1、Iy1为所述第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J1为所述第一分支梁的截面扭转常数，L1为所述第一分支梁的长度，Ix2、Iy2、Iz2为所述第二分支梁分别在x、y、z方向上的截面惯性矩，J2为所述第二分支梁的截面扭转常数，L2为所述第二分支梁的长度。
所述刚度修正系数为：
Figure BDA0001447426010000064
Figure BDA0001447426010000071
Figure BDA0001447426010000072
其中，C4、C5、C6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度修正系数，KO4、KO5、KO6为所述待优化接头的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的所述原刚度值。
根据所述刚度计算公式和所述原截面参数，采用与所述待优化接头原有模型的原有刚度值对应一致的求解条件如约束和载荷，计算得到每个所述分支梁在预定自由度方向的分支梁刚度值，再根据所述原刚度值和所述分支梁刚度值的比值，得到每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数。通过以待优化接头的原刚度值与对应的一维梁单元模型的刚度值的比值作为所述一维梁单元模型的每个分支梁的刚度修正系数，提高后续对接头刚度值和截面参数公式化处理的求解精度，同时减少接头设计优化的考虑因素。
S104、根据预先设定的目标刚度值、所述刚度修正系数以及所述刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数；
在本实施例中，根据边界条件，对预先构建的目标方程进行求解，得到与目标接头对应的目标截面参数。其中，所述目标方程是基于刚度计算公式构建的目标刚度值关于目标截面参数以及刚度修正系数的方程，为：
Figure BDA0001447426010000073
Figure BDA0001447426010000074
Figure BDA0001447426010000075
其中，KA4、KA5、KA6为设定的所述待优化接头4自由度、5自由度和6自由度分别对应的目标刚度值，C4、C5、C6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度修正系数；I′x1、I′y1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的截面扭转常数，L′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的长度，I′x2、I′y2、I′z2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁分别在x、y、z方向上的截面惯性矩，J′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的截面扭转常数，L′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的长度。
接头截面参数是接头截面力学特性的主要表征，截面参数能有针对性地指导截面的设计，通过根据待优化接头的实际情况设定求解所述目标方程的边界条件，并根据目标刚度值以及刚度修正系数，对所述目标方程进行求解，得到与目标接头对应的目标截面参数。可以理解的是，所述目标截面参数是根据实际条件设定的求解边界求解所得，是对所述待优化接头原截面参数的量化优化，以满足实际需求。通过根据边界条件求解基于预先设定刚度计算公式构建的目标刚度值与目标截面参数、刚度修正系数的目标方程，得到与目标接头对应的目标截面参数，从而将目标刚度值转换为目标截面参数，有效指导接头的优化设计工作，提高接头优化设计的效率和精度。
S105、根据所述目标截面参数，生成目标接头的目标截面形状；
在本实施例中，以所述待优化接头的原截面为基础，对比优化前后的截面参数值，即对比原截面参数与目标截面参数，并有针对性地对所述待优化接头进行截面形状调整，从而得到满足要求的目标截面形状。需要说明的是，所述目标方程将目标刚度值转换为目标截面参数，根据设定的求解边界、目标刚度值与目标截面参数、刚度修正系数，通过所述目标方程能够对目标截面参数值进行快速计算验证，减少接头反复设计及验证的次数。从而在所述待优化接头原截面的基础上，结合接头截面形状对截面参数的影响，对所述待优化接头的截面形状进行优化得到目标接头的目标截面形状。
S106、根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，生成目标接头。
在本实施例中，根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型生成的目标接头的结构示意图如图4所示。需要说明的是，所述目标接头是根据所述目标截面参数进行优化设计的，即所述目标接头的结构特征除目标接头截面1和目标接头截面2外，其余结构特征均参照所述待优化接头的原有接头的结构特征。
本实施例通过以待优化接头的原刚度值与对应的一维梁单元模型的刚度值的比值作为所述一维梁单元模型的每个分支梁的刚度修正系数，提高后续对接头刚度值和截面参数公式化处理的求解精度，同时减少接头设计优化的考虑因素；通过根据边界条件求解基于预先设定刚度计算公式构建的目标刚度值与目标截面参数、刚度修正系数的目标方程，得到与目标接头对应的目标截面参数，从而将目标刚度值转换为目标截面参数，有效指导接头的优化设计工作，提高接头优化设计的效率和精度。
实施例2：
基于本发明的上述实施例1，本实施例提供的一种车身接头优化设计方法，在步骤S106之后，还包括：
计算所述目标接头的理论刚度值，并将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，以验证目标接头是否达到设计要求。
在本实施例中，在计算所述目标接头的理论刚度值过程中，采用与所述待优化接头原有模型的原有刚度值对应一致的求解条件如约束和载荷，计算所述目标接头的理论刚度值，并将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，以验证目标接头是否达到设计要求。需要说明的是，将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，若所述理论刚度值在所述目标刚度值的规定误差范围内，则认为所述目标接头达到规定的优化设计要求。可以理解的是，所述目标刚度值是基于所述待优化接头的原有接头信息，根据实际需求而预先设定的目标值。而所述理论刚度值为将接头的刚度值和截面参数进行公式化近似处理，快速预测调整后的目标截面形状对应的目标接头的近似刚度值。
需要说明的是，若所述理论刚度值不在所述目标刚度值的规定误差范围内，即认为所述目标接头不能达到规定的优化设计要求。
本实施例可以重新根据实际条件设定求解边界，对所述待优化接头原截面参数的进行量化优化，以满足实际需求，并根据目标刚度值以及刚度修正系数，对所述目标方程进行求解，得到与目标接头对应的目标截面参数，重新预测利用所述目标截面参数所述搭建的目标接头的近似刚度值。
实施例3。
请参阅图5，图5是本发明实施例3提供的一种车身接头优化设计装置的结构示意图。
本实施例提供了一种车身接头优化设计装置，包括：
原接头信息获取单元501，用于获取待优化接头的原接头信息；所述原接头信息包括原壳单元模型、原截面参数以及所述待优化接头在预定自由度方向的原刚度值。
在本实施例中，所述待优化接头的结构示意图如图2所示。所述待优化接头刚度对车身的影响主要取决于所述待优化接头的扭转刚度和弯曲刚度，由于所述待优化接头端面线位移相对于角位移的数量级很小，对车身整车刚度的影响也很小，因此只考虑接头截面即接头截面1和接头截面2的转动自由度，忽略平移自由度。所述待优化接头在预定自由度方向的原刚度值指，所述待优化接头在转动自由度方向的刚度值。
一维梁单元模型建立单元502，用于根据所述待优化接头的原接头信息，建立与所述待优化接头对应的一维梁单元模型；所述一维梁单元模型包括至少两个分支梁。
在本实施例中，所述一维梁单元模型的结构示意图如图3所示，所述一维梁单元模型包括第一分支梁与第二分支梁。需要说明的是，所述一维梁单元模型是基于所述待优化接头的原有模型建立的，所述一维梁单元模型的截面参数与所述待优化接头的原截面参数一致，所述原截面参数包括截面惯性矩、截面扭转常数、分支梁之间的夹角大小、弹性模量、剪切模量和分支梁长度。
刚度修正系数计算单元503，用于根据预先设定的所述一维梁单元模型的每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度计算公式、所述原截面参数以及所述原刚度值，计算每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数；
在本实施例中，每个分支梁包括三个转动自由度方向，分别记为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度；所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度的刚度计算公式分别为：
Figure BDA0001447426010000111
Figure BDA0001447426010000112
Figure BDA0001447426010000113
其中，KR4、KR5、KR6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度值，α为第一分支梁与第二分支梁的夹角，E为弹性模量，G为剪切模量，Ix1、Iy1为所述第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J1为所述第一分支梁的截面扭转常数，L1为所述第一分支梁的长度，Ix2、Iy2、Iz2为所述第二分支梁分别在x、y、z方向上的截面惯性矩，J2为所述第二分支梁的截面扭转常数，L2为所述第二分支梁的长度。
所述刚度修正系数为：
Figure BDA0001447426010000114
Figure BDA0001447426010000115
Figure BDA0001447426010000116
其中，C4、C5、C6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度修正系数，KO4、KO5、KO6为所述待优化接头的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的所述原刚度值。
根据所述刚度计算公式和所述原截面参数，采用与所述待优化接头原有模型的原有刚度值对应一致的求解条件如约束和载荷，计算得到每个所述分支梁在预定自由度方向的分支梁刚度值，再根据所述原刚度值和所述分支梁刚度值的比值，得到每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数。通过以待优化接头的原刚度值与对应的一维梁单元模型的刚度值的比值作为所述一维梁单元模型的每个分支梁的刚度修正系数，提高后续对接头刚度值和截面参数公式化处理的求解精度，同时减少接头设计优化的考虑因素。
目标截面参数计算单元504，用于根据预先设定的目标刚度值、所述刚度修正系数以及所述刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数；
在本实施例中，根据边界条件，对预先构建的目标方程进行求解，得到与目标接头对应的目标截面参数。其中，所述目标方程是基于刚度计算公式构建的目标刚度值关于目标截面参数以及刚度修正系数的方程，为：
Figure BDA0001447426010000121
Figure BDA0001447426010000122
Figure BDA0001447426010000123
其中，KA4、KA5、KA6为设定的所述待优化接头4自由度、5自由度和6自由度分别对应的目标刚度值，C4、C5、C6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度修正系数；I′x1、I′y1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的截面扭转常数，L′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的长度，I′x2、I′y2、I′z2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁分别在x、y、z方向上的截面惯性矩，J′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的截面扭转常数，L′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的长度。
接头截面参数是接头截面力学特性的主要表征，截面参数能有针对性地指导截面的设计，通过根据待优化接头的实际情况设定求解所述目标方程的边界条件，并根据目标刚度值以及刚度修正系数，对所述目标方程进行求解，得到与目标接头对应的目标截面参数。可以理解的是，所述目标截面参数是根据实际条件设定的求解边界求解所得，是对所述待优化接头原截面参数的量化优化，以满足实际需求。通过根据边界条件求解基于预先设定刚度计算公式构建的目标刚度值与目标截面参数、刚度修正系数的目标方程，得到与目标接头对应的目标截面参数，从而将目标刚度值转换为目标截面参数，有效指导接头的优化设计工作，提高接头优化设计的效率和精度。
目标截面形状生成单元505，用于根据所述目标截面参数，生成目标接头的目标截面形状；
目标接头生成单元506，用于根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，生成目标接头。
在本实施例中，可以理解的是，所述目标接头生成单元基于所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，对所述待优化接头的结构进行优化设计，生成目标接头。需要说明的是，接头截面以外的结构特征参照所述待优化接头的原有接头的结构特征。
在本实施例中，以所述待优化接头的截面为基础，对比优化前后的截面参数值，即对比原截面参数与目标截面参数，并有针对性地对所述待优化接头进行截面形状调整，从而得到满足要求的目标截面形状。需要说明的是，所述目标方程将目标刚度值转换为目标截面参数，根据设定的求解边界、目标刚度值与目标截面参数、刚度修正系数，通过所述目标方程能够对目标截面参数值进行快速计算验证，减少接头反复设计及验证的次数。从而在所述待优化接头原截面的基础上，结合接头截面形状对截面参数的影响，对所述待优化接头的截面形状进行优化得到目标接头的目标截面形状。
本实施例通过以待优化接头的原刚度值与对应的一维梁单元模型的刚度值的比值作为所述一维梁单元模型的每个分支梁的刚度修正系数，提高后续对接头刚度值和截面参数公式化处理的求解精度，同时减少接头设计优化的考虑因素；通过根据边界条件求解基于预先设定刚度计算公式构建的目标刚度值与目标截面参数、刚度修正系数的目标方程，得到与目标接头对应的目标截面参数，从而将目标刚度值转换为目标截面参数，有效指导接头的优化设计工作，提高接头优化设计的效率和精度。
实施例4。
基于本发明的实施例3，本实施例提供的一种车身接头优化设计装置，还包括：
刚度值计算单元，用于根据所述刚度计算公式计算所述目标接头的理论刚度值；
对比验证子单元，用于将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，以验证目标接头是否达到设计要求。
在本实施例中，在计算所述目标接头的理论刚度值过程中，采用与所述待优化接头原有模型的原有刚度值对应一致的求解条件如约束和载荷，计算所述目标接头的理论刚度值，并将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，以验证目标接头是否达到设计要求。需要说明的是，将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，若所述理论刚度值在所述目标刚度值的规定误差范围内，则认为所述目标接头达到规定的优化设计要求。可以理解的是，所述目标刚度值是基于所述待优化接头的原有接头信息，根据实际需求而预先设定的目标值。而所述理论刚度值为将接头的刚度值和截面参数进行公式化近似处理，快速预测调整后的目标截面形状对应的目标接头的近似刚度值。
需要说明的是，若所述理论刚度值不在所述目标刚度值的规定误差范围内，即认为所述目标接头不能达到规定的优化设计要求。
在本实施例中，所述刚度值计算单元采用与所述待优化接头原有模型的原有刚度值对应一致的求解条件如约束和载荷，计算所述目标接头的理论刚度值。所述对比验证子单元将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，以验证目标接头是否达到设计要求。需要说明的是，将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，若所述理论刚度值在所述目标刚度值的规定误差范围内，则认为所述目标接头达到规定的优化设计要求。可以理解的是，所述目标刚度值是基于所述待优化接头的原有接头信息，根据实际需求而预先设定的目标值。而所述理论刚度值为将接头的刚度值和截面参数进行公式化近似处理，能够快速预测调整后的目标截面形状对应的目标接头的近似刚度值。
本发明还提供了一种车身接头优化设计终端，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如上述的车身接头优化设计方法。
需要说明的是，所述车身接头优化设计终端可以为智能终端如电脑、笔记本、手机等终端。
本发明还提供了一种存储介质，包括：所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的车身接头优化设计方法。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (7)

1.一种车身接头优化设计方法，其特征在于，包括：
获取待优化接头的原接头信息；所述原接头信息包括原壳单元模型、原截面参数以及所述待优化接头在预定自由度方向的原刚度值；
根据所述待优化接头的原接头信息，建立与所述待优化接头对应的一维梁单元模型；所述一维梁单元模型包括至少两个分支梁；
根据预先设定的所述一维梁单元模型的每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度计算公式、所述原截面参数以及所述原刚度值，计算每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数；
根据预先设定的目标刚度值、所述刚度修正系数以及所述刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数；
根据所述目标截面参数，生成目标接头的目标截面形状；
根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，生成目标接头；
其中，所述根据预先设定的所述一维梁单元模型的每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度计算公式、所述原截面参数以及所述原刚度值，计算每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数，具体为：
根据所述刚度计算公式和所述原截面参数，计算得到每个所述分支梁在预定自由度方向的分支梁刚度值；
根据所述原刚度值和所述分支梁刚度值的比值，得到每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数；
所述根据预先设定的目标刚度值、所述刚度修正系数以及所述刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数，具体为：
根据边界条件，对预先构建的目标方程进行求解，得到与目标接头对应的目标截面参数；其中，所述目标方程是基于刚度计算公式构建的目标刚度值关于目标截面参数以及刚度修正系数的方程；
所述目标方程为：
Figure FDA0002741924600000021
Figure FDA0002741924600000022
Figure FDA0002741924600000023
其中，KA4、KA5、KA6为设定的所述待优化接头4自由度、5自由度和6自由度分别对应的目标刚度值，C4、C5、C6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度修正系数；I′x1、I′y1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的截面扭转常数，L′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的长度，I′y2、I′z2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁分别在y、z方向上的截面惯性矩，J′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的截面扭转常数，L′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的长度。
2.根据权利要求1所述的车身接头优化设计方法，其特征在于，所述原截面参数包括截面惯性矩、截面扭转常数、分支梁之间的夹角大小、弹性模量、剪切模量和分支梁长度。
3.根据权利要求1所述的车身接头优化设计方法，其特征在于，所述自由度方向包括转动自由度方向；所述一维梁单元模型包括第一分支梁与第二分支梁；每个分支梁包括三个转动自由度方向，分别记为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度；所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度的刚度计算公式分别为：
Figure FDA0002741924600000024
Figure FDA0002741924600000025
Figure FDA0002741924600000026
其中，KR4、KR5、KR6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度值，α为第一分支梁与第二分支梁的夹角，E为弹性模量，G为剪切模量，Ix1、Iy1为所述第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J1为所述第一分支梁的截面扭转常数，L1为所述第一分支梁的长度，Iy2、Iz2为所述第二分支梁分别在y、z方向上的截面惯性矩，J2为所述第二分支梁的截面扭转常数，L2为所述第二分支梁的长度。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的车身接头优化设计方法，其特征在于，在所述根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，生成目标接头之后，还包括：
计算所述目标接头的理论刚度值，并将所述理论刚度值与所述目标刚度值进行对比，以验证目标接头是否达到设计要求。
5.一种车身接头优化设计装置，其特征在于，包括：
原接头信息获取单元，用于获取待优化接头的原接头信息；所述原接头信息包括原壳单元模型、原截面参数以及所述待优化接头在预定自由度方向的原刚度值；
一维梁单元模型建立单元，用于根据所述待优化接头的原接头信息，建立与所述待优化接头对应的一维梁单元模型；所述一维梁单元模型包括至少两个分支梁；
刚度修正系数计算单元，用于根据预先设定的所述一维梁单元模型的每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度计算公式、所述原截面参数以及所述原刚度值，计算每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数；
目标截面参数计算单元，用于根据预先设定的目标刚度值、所述刚度修正系数以及所述刚度计算公式，得到与目标接头对应的目标截面参数；
目标截面形状生成单元，用于根据所述目标截面参数，生成目标接头的目标截面形状；
目标接头生成单元，用于根据所述目标截面形状以及所述原壳单元模型，生成目标接头；
其中，所述刚度修正系数计算单元，用于根据所述刚度计算公式和所述原截面参数，计算得到每个所述分支梁在预定自由度方向的分支梁刚度值；根据所述原刚度值和所述分支梁刚度值的比值，得到每个所述分支梁在预定自由度方向的刚度修正系数；
所述目标截面参数计算单元，用于根据边界条件，对预先构建的目标方程进行求解，得到与目标接头对应的目标截面参数；其中，所述目标方程是基于刚度计算公式构建的目标刚度值关于目标截面参数以及刚度修正系数的方程，为：
Figure FDA0002741924600000041
Figure FDA0002741924600000042
Figure FDA0002741924600000043
其中，KA4、KA5、KA6为设定的所述待优化接头4自由度、5自由度和6自由度分别对应的目标刚度值，C4、C5、C6为所述分支梁的4自由度、5自由度和6自由度分别对应的刚度修正系数；I′x1、I′y1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁分别在x、y方向上的截面惯性矩，J′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的截面扭转常数，L′1为与目标接头对应的一维梁模型的第一分支梁的长度，I′y2、I′z2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁分别在y、z方向上的截面惯性矩，J′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的截面扭转常数，L′2为与目标接头对应的一维梁模型的第二分支梁的长度。
6.一种车身接头优化设计终端，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如权利要求1至4任一项所述的车身接头优化设计方法。
7.一种存储介质，其特征在于，包括：所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至4任一项所述的车身接头优化设计方法。
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