CN110705004B - 基于catia的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法，属于汽车设计技术领域。该方法包括以下步骤：(1)在仪表台表面上任取一点A做仪表台表面法线，在法线上取一点为圆心、作一直径为165mm的圆球；(2)连接圆球球心到前排座椅点H，直线记为L；(3)在CATIA软件中设置直线L的长度为优化目标值、点A的三维坐标为初始优化参数，采用模拟退火算法来求解圆球与仪表台的接触点，作为头部静态碰撞区的边界接触点；(4)改变A点坐标，重复前述步骤，将求解出的圆球与仪表台的接触点相连接，即表示仪表台的头部静态碰撞区。本发明方法在汽车建模设计阶段确定出头部静态碰撞区，为后期实际制造提供依据，方便高效。

Description

基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法
技术领域
本发明涉及汽车设计技术领域，尤其涉及一种基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法。
背景技术
仪表台总成是汽车内饰中最重要的组成部分，是集安全性、功能性、舒适性与装饰性于一身的部件，设计较好的仪表台能使驾驶员感到方便舒适，反之则可能影响驾驶员和乘员的安全，仪表台设计已成为汽车车身设计的一个重要组成部分。
汽车在正面碰撞和紧急制动时，驾驶员和乘员的头部与仪表台的碰撞容易造成头部撞击损伤。
为了避免汽车发生碰撞时，仪表台上的凸出物对前排乘客的头部造成伤害，GB11552-2009对静态头部碰撞区的凸出物尖锐程度做了严格的要求。同时，如何在汽车虚拟设计阶段确定仪表台中的静态头部碰撞区、进而针对性的设计凸出物是确保量产汽车最终满足GB11552-2009法规的重要手段。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种汽车仪表台头部静态碰撞区的确定方法，该方法基于汽车设计广泛使用的三维设计软件CATIA，在汽车模型设计阶段在仪表台面确定出头部静态碰撞区，以便进一步在此区域内进行内部凸出物的设计校核。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
在本发明中，提供了一种基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法，包括以下步骤：
(1)在汽车数字建模的仪表台表面上、靠近碰撞豁免区域任取一点A，过点A做仪表台表面的法线；在法线上取一点为圆心、作一直径为165mm的圆球。
(2)将步骤(1)中圆球的圆心与前排座椅点H连接，之间的连线记为直线L；H点模拟人体胯关节与前排座椅底座相接，同时法规的头部静态碰撞区为：直线L的长度为653.5mm≤L≤757.5mm时，步骤(1)中的圆球与仪表台表面相接触的点所组成的区域。
(3)在CATIA软件中设置直线L的长度为优化目标值、步骤(1)中点A的三维坐标为初始优化参数，采用模拟退火算法求解L为最大值和最小值时圆球与仪表台的接触点，作为头部静态碰撞区的上、下边界接触点。
(4)改变步骤(1)中点A的坐标，重复(1)至(3)的步骤，将求解出的圆球与仪表台的接触点相连接，即表示整车仪表台的头部静态碰撞区。
进一步的，步骤(3)具体为：以直线L的长度取值653.5mm为优化目标值，输入步骤(1)中点A的三维坐标为初始优化参数，采用模拟退火算法求解圆球与仪表台的接触点，此时求解出的圆球与仪表台的接触点为法规头部静态碰撞区的一个下边界点；
以直线L的长度取值757.5mm为优化目标值，输入步骤(1)中点A的三维坐标为初始优化参数，采用模拟退火算法求解圆球与仪表台的接触点，此时求解出的圆球与仪表台的接触点为法规头部静态碰撞区的一个上边界点。
进一步的，在步骤(3)中，点A的三维坐标作为初始优化参数具体为：点A的三维坐标中两个维度的坐标作为自由优化参数，另一维度的坐标在采用模拟退火算法求解时保持不变。
进一步的，在步骤(4)中，改变步骤(1)中点A坐标具体为：将在步骤(3)中点A保持不变的另一维度的坐标步进式增加。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有的有益效果如下：本发明提供了一种汽车头部静态碰撞区的确定方法，该方法基于汽车设计广泛使用的三维设计软件CATIA，并借助其知识工程中的参数优化工具，迅速确定碰撞时人头部与仪表台的接触点；在汽车建模设计阶段，在仪表台面上确定出法规规定的头部静态碰撞区，以便进一步在此法规区域内进行内部凸出物的校核，设计工作方便高效，为后期实际制造提供依据。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例中采用CATIA建立的模拟仪表台面前人体头部的模型图；
图2为图1中圆球球心与H点连接模型图；
图3为在图2模型上求解出的仪表台头部静态碰撞区示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
本发明实施例提供了一种基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法，用于汽车模型设计阶段在仪表台上确定出头部静态碰撞区。该方法具体为：
1、在汽车建模的仪表台表面上、靠近碰撞豁免区域任取一点A，过点A做仪表台表面的法线。在法线上取一点为圆心、作一直径为165mm的圆球，圆球模拟法规规定的人体头部大小，如图1所示。
2、将步骤1中圆球的圆心与前排座椅点H连接，之间的连线记为直线L，H点模拟人体胯关节与前排座椅底座相接，如图2所示；同时，法规规定的头部静态碰撞区为：直线L的长度为653.5mm≤L≤757.5mm时，步骤1中的圆球与仪表台表面相接触的点所组成的区域。
3、调用CATIA软件中的知识工程模块中的Product Engineering Optimizer工作台，设置直线L的长度为优化目标值、步骤1中点A的三维坐标为初始优化参数，采用模拟退火算法求解L取最大值和最小值时圆球与仪表台的接触点作为头部静态碰撞区的上、下边界接触点，从而确定头部静态碰撞区域。
更具体的，步骤3可以采用如下过程：
3.1、设置优化目标为L最小。以直线L＝653.5mm的长度为优化目标值，输入步骤1中点A的三维坐标为初始优化参数，将点A的Y坐标固定住，点A的X、Z两个维度的坐标作为自由优化参数。采用模拟退火算法求解圆球与仪表台的接触点，此时求解出的圆球与仪表台的接触点为法规区的一个下边界点，表示矮个乘员碰撞时与仪表台的接触点。
3.2、设置优化目标为L最大。以直线L＝757.5mm的长度为优化目标值，输入步骤1中点A的三维坐标为初始优化参数，将点A的Y坐标固定住，点A的X、Z两个维度的坐标作为自由优化参数。采用模拟退火算法求解圆球与仪表台的接触点，此时求解出的圆球与仪表台的接触点为法规区的一个上边界点，表示高个乘员碰撞时与仪表台的接触点。
4、改变步骤1中A点坐标，具体为选取合适步长步进Y轴坐标，X、Z轴坐标作为自由优化参数；重复1至3的步骤，将求解出的圆球与仪表台的接触点连接，即表示整车仪表台的头部静态碰撞区，如图3所示。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在汽车数字建模的仪表台表面上、靠近碰撞豁免区域任取一点A，过点A做仪表台表面的法线，在法线上取一点为圆心、作一直径为165mm的圆球；
(2)将步骤(1)中圆球的圆心与前排座椅点H连接，之间的连线记为直线L；
(3)在CATIA软件中设置直线L的长度为优化目标值、步骤(1)中点A的三维坐标为初始优化参数，采用模拟退火算法求解直线L的长度分别取最大值和最小值时圆球与仪表台的接触点，作为头部静态碰撞区的上、下边界接触点；
(4)改变步骤(1)中点A的坐标，重复(1)至(3)的步骤，将求解出的圆球与仪表台的接触点相连接，即表示仪表台的头部静态碰撞区；
步骤(3)具体为：以直线L的长度取值653.5mm为优化目标值，输入步骤(1)中点A的三维坐标为初始优化参数，采用模拟退火算法求解圆球与仪表台的接触点，此时求解出的圆球与仪表台的接触点为法规头部静态碰撞区的一个下边界点；以直线L的长度取值757.5mm为优化目标值，输入步骤(1)中点A的三维坐标为初始优化参数，采用模拟退火算法求解圆球与仪表台的接触点，此时求解出的圆球与仪表台的接触点为法规头部静态碰撞区的一个上边界点。
2.根据权利要求1所述的一种基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法，其特征在于，在步骤(2)中，直线L的长度的取值范围为653.5mm～757.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法，其特征在于，在步骤(3)中，点A的三维坐标作为初始优化参数具体为：点A的三维坐标中两个维度的坐标作为自由优化参数，另一维度的坐标在采用模拟退火算法求解时保持不变。
4.根据权利要求3所述的一种基于CATIA的确定氢能汽车头部静态碰撞区的方法，其特征在于，在步骤(4)中，改变步骤(1)中点A坐标具体为：将在步骤(3)中点A保持不变的另一维度的坐标步进式增加。
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