CN110895623A - 汽车立柱的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于提供一种汽车立柱的设计方法，涉及汽车设计领域。该汽车立柱的设计方法包括：建立车辆模型，所述车辆模型包括汽车立柱，所述汽车立柱包括多个厚度不同的检测区域；对所述车辆模型进行侧面碰撞模拟试验；检测所述汽车立柱的多个采样点的实际侵入量，所述采样点分布于各所述检测区域；根据所述实际侵入量和各个检测区域的厚度确定侵入量和各检测区域厚度的关系；根据所述侵入量和厚度的关系确定各所述采样点的目标侵入量；调节各所述检测区域的厚度，直至各所述目标侵入量位于参考范围内；根据所述目标侵入量确定所述汽车立柱的质量。可在保证抗撞性前提下，减小汽车立柱的质量，并提高工作效率。
Description
技术领域
本公开涉及汽车设计领域，具体而言，涉及一种汽车立柱的设计方法。
背景技术
汽车轻量化和碰撞安全性是汽车设计中至关重要的两部分，目前已成为国内外关注的重点。汽车立柱是汽车侧面碰撞中的主要承载结构，对汽车侧面碰撞的安全性能至关重要，同时汽车立柱的轻量化对整车轻量化有重要贡献。因此，合理设计汽车立柱材料厚度是解决该问题的关键。
目前，现有汽车立柱不同区域的厚度相同，且为了保证安全性，汽车立柱的厚度一般较大，但是，汽车立柱的质量会随着其厚度的增大而增大，导致车身质量增大，难以实现轻量化。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种汽车立柱的设计方法，可在保证抗撞性前提下，减小汽车立柱的质量，并提高工作效率。
根据本公开的一个方面，提供一种汽车立柱的设计方法，包括：
建立车辆模型，所述车辆模型包括汽车立柱，所述汽车立柱包括多个厚度不同的检测区域；
对所述车辆模型进行侧面碰撞模拟试验；
检测所述汽车立柱的多个采样点的实际侵入量，所述采样点分布于各所述检测区域；
根据所述实际侵入量和各个检测区域的厚度确定侵入量和各个检测区域厚度的关系；
根据所述侵入量和厚度的关系确定各所述采样点的目标侵入量；
调节各所述检测区域的厚度，直至各所述目标侵入量位于参考范围内；
根据所述目标侵入量确定所述汽车立柱的质量。
在本公开的一种示例性实施例中，调节各所述检测区域的厚度包括：
在预设的厚度范围内调节各所述检测区域的厚度。
在本公开的一种示例性实施例中，根据所述目标侵入量确定所述汽车立柱的质量包括：
根据所述目标侵入量确定各所述检测区域的目标厚度；
根据各所述检测区域的目标厚度确定所述汽车立柱的质量。
在本公开的一种示例性实施例中，根据各所述检测区域的目标厚度确定所述汽车立柱的质量包括：
根据各所述检测区域的目标厚度调节所述汽车立柱的模型；
对调节后的所述汽车立柱的模型进行碰撞模拟试验；
再次检测各所述采样点的实际侵入量；
在各所述采样点的实际侵入量处于所述参考范围内时，根据各所述检测区域的目标厚度确定所述汽车立柱的质量。
在本公开的一种示例性实施例中，检测区域的数量为四个。
在本公开的一种示例性实施例中，四个检测区域包括沿所述汽车立柱的延伸方向依次连续分布的第一检测区域、第二检测区域、第三检测区域和第四检测区域。
在本公开的一种示例性实施例中，所述采样点的数量为12个。
在本公开的一种示例性实施例中，所述侵入量与所述检测区域的厚度的关系包括：
其中，yx为第x个采样点的侵入量，i，j均为检测区域，且i<j，Ti为第i个检测区域的厚度，Tj为第j个检测区域的厚度，ax、bi、cii、dij、eii和fii为预设参数。
在本公开的一种示例性实施例中，第一检测区域的厚度的范围为1.0mm-2.0mm，第二检测区域的厚度的范围为1.5mm-2.5mm，第三检测区域的厚度的范围为1.5mm-2.5mm，第四检测区域的厚度的范围为1.0mm-2.0mm。
在本公开的一种示例性实施例中，所述模拟试验的软件为PAM-Crash软件，并可采用所述PAM-Crash软件通过模拟试验计算所述试验模型的实验参数。
本公开的汽车立柱设计方法，可对车辆模型进行侧面碰撞模拟试验，并检测多个采样点的实际侵入量，再根据实际侵入量和各个检测区域的厚度确定侵入量和各区域厚度的关系；然后调节各检测区域的厚度，通过计算确定各采样点的目标侵入量，当各目标侵入量位于参考范围内时，根据目标侵入量确定汽车立柱的质量。在此过程中，可根据侵入量确定各检测区域的厚度，在保证抗撞性的前提下，可使侵入量较小的检测区域的厚度可小于侵入量较大的检测区域，而非采用同一厚度，有助于减轻汽车立柱的质量，从而降低生产成本；同时，可根据采样点的实际侵入量和各检测区域厚度的关系反复确定检测区域的厚度，避免对车辆模型进行多次试验，从而提高工作效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为本公开实施方式汽车立柱设计方法的流程图。
图2为本公开实施方式汽车立柱设计方法中步骤S170的流程图。
图3为本公开实施方式汽车立柱设计方法中步骤S1720的流程图。
图4为本公开实施方式汽车立柱设计方法的采样点位置示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
用语“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
本公开实施方式提供了一种汽车立柱的设计方法，且本公开的实施方式仅以B柱为例，如图1所示，该B柱的设计方法可以包括：
步骤S110，建立车辆模型，所述车辆模型包括B柱，所述B柱包括多个厚度不同的检测区域；
步骤S120，对所述车辆模型进行侧面碰撞模拟试验；
步骤S130，检测所述B柱的多个采样点的实际侵入量，所述采样点分布于各所述检测区域；
步骤S140，根据所述实际侵入量和各个检测区域的厚度确定侵入量和各个检测区域厚度的关系；
步骤S150，根据所述侵入量和厚度的关系确定各所述采样点的目标侵入量；
步骤S160，调节各所述检测区域的厚度，直至各所述目标侵入量位于参考范围内；
步骤S170，根据所述目标侵入量确定所述B柱的质量。
本公开的B柱设计方法，可对车辆模型进行侧面碰撞模拟试验，并检测多个采样点的实际侵入量，再根据实际侵入量和各个检测区域的厚度确定侵入量和各区域厚度的关系；然后调节各检测区域的厚度，通过计算确定各采样点的目标侵入量，当各目标侵入量位于参考范围内时，根据目标侵入量确定B柱的质量。在此过程中，可根据侵入量确定各检测区域的厚度，在保证抗撞性的前提下，可使侵入量较小的检测区域的厚度可小于侵入量较大的检测区域，而非采用同一厚度，有助于减轻B柱的质量，从而降低生产成本；同时，可根据采样点的实际侵入量和各检测区域厚度的关系反复确定检测区域的厚度，避免对车辆模型进行多次试验，从而提高工作效率。
下面对本公开B柱的设计方法的各步骤进行详细说明：
如图1所示，在步骤S110中，建立车辆模型，所述车辆模型包括B柱，所述B柱包括多个厚度不同的检测区域。
该车辆模型可以是一车辆的三维模型，该车辆可以是轿车，但不以此为限，还可以是货车、客车等其他车辆，在此不再一一列举。B柱可位于汽车驾驶舱的前座和后座之间，可从车辆顶部延伸至车辆底部，在侧面碰撞过程中可作为主要的抗撞部件，承受载荷。可通过PAM-Crash或其它软件建立该车辆模型。
B柱可包括多个检测区域，且多个检测区域的厚度可不同，该多个检测区域可包含3个水平并依次分布多个采样点。检测区域的数量可以是四个，当然也可以是其他数量，在此不对检测区域的数量做特殊限定。举例而言，检测区域可以是沿B柱的延伸方向依次连续分布的第一检测区域、第二检测区域、第三检测区域和第四检测区域，且四个检测区域的厚度可互不相等。
如图1所示，在步骤S120中，对所述车辆模型进行侧面碰撞模拟试验。
可采用PAM-Crash软件或其他软件对车辆模型进行侧面碰撞模拟试验，具体而言，可采用模拟移动变形壁障(Moving Deformable Barrier,MDB)以50km/h的速度撞击车辆模型的侧面。当然也可以是其他方式的撞击或施加载荷，在此不对侧面碰撞的类型做特殊限定。
如图1所示，在步骤S130中，检测所述B柱的多个采样点的实际侵入量，所述采样点分布于各所述检测区域。
如图4所示，采样点的数量可以是多个，具体而言，其数量可以是12个，当然也可以是其他数量。采样点可分布于各检测区域，每个检测区域均设有采样点。侵入量可为各采样点在Y方向(面对MDB移动变形壁障方向)的变形量，同时，可采用正交试验设计方法检测多个采样点的侵入量。
如图1所示，在步骤S140中，根据所述实际侵入量和各个检测区域的厚度确定侵入量和各个检测区域厚度的关系。
实际侵入量可为侧面模拟碰撞试验后采样点的侵入量，其数量可以是多个，具体而言，其数量可为12个。实际侵入量可分别为12个采样点的侵入量，可根据各个检测区域的厚度及12个采样点的侵入量确定侵入量和各检测区域的厚度的关系，其关系可表示为：
其中，yx为第x个采样点的侵入量，i，j均为检测区域，且i<j，Ti为第i个检测区域的厚度，Tj为第j个检测区域的厚度，ax、bi、cii、dij、eii和fii为预设参数。
举例而言，第1个采样点的侵入量和各检测区域厚度的关系为：
其中，y1为第1个采样点的侵入量，i，j均为检测区域，且i<j，Ti为第i个检测区域的厚度，Tj为第j个检测区域的厚度，a1、bi、cii、dij、eii和fii为预设参数。同时，第2个采样点的侵入量和各检测区域厚度的关系为：
其中，y2为第2个采样点的侵入量，i，j均为检测区域，且i<j，Ti为第i个检测区域的厚度，Tj为第j个检测区域的厚度，a2、bi、cii、dij、eii和fii为预设参数。依次类推，可得其他采样点的侵入量和各检测区域厚度的关系，例如，第12个采样点的侵入量和各检测区域厚度的关系为：
其中，y12为第12个采样点的侵入量，i，j均为检测区域，且i<j，Ti为第i个检测区域的厚度，Tj为第j个检测区域的厚度，a12、bi、cii、dij、eii和fii为预设参数。
可采用PAM-Crash软件或其他软件通过模拟计算试验模型的实验参数，该实验参数包括：ax、bi、cii、dij、eii和fii。
如图1所示，在步骤S150中，根据所述侵入量和厚度的关系确定各所述采样点的目标侵入量。
目标侵入量可为符合侵入量参考范围的侵入量，该侵入量参考范围可为多个，每个采样点均具有与其对应的侵入量参考范围。目标侵入量的数量可以是多个，举例而言，采样点的数量可为12个，目标侵入量的数量也可为12个，侵入量参考范围同样可为12个。可通过计算机软件经过模拟赋值，计算得到各采样点的目标侵入量，例如，可采用PAM-Crash软件或其他软件将各检测区域厚度值，带入侵入量和各检测区域厚度的关系式，计算得到目标侵入量。
如图1所示，在步骤S160中，调节各所述检测区域的厚度，直至各所述目标侵入量位于参考范围内。
可通过各检测区域的厚度与各采样点的侵入量的关系，采用控制变量法计算各采样点的目标侵入量，具体而言，可分为四步实现；第一步，可控制第二检测区域、第三检测区域和第四检测区域厚度不变，调节第一检测区域的厚度，得到符合各采样点侵入量参考范围的第一检测区域的厚度范围；第二步，在第一步的基础上，可控制第一检测区域、第三检测区域和第四检测区域厚度不变，调节第二检测区域的厚度，得到符合各采样点侵入量参考范围的第二检测区域的厚度范围；第三步，在第一步和第二步的基础上，可控制第一检测区域、第二检测区域和第四检测区域厚度不变，调节第三检测区域的厚度，得到符合各采样点侵入量参考范围的第三检测区域的厚度范围；第四步，在第一步、第二步和第三步的基础上，可控制第一检测区域、第二检测区域和第三检测区域厚度不变，调节第四检测区域的厚度，得到符合各采样点侵入量参考范围的第四检测区域的厚度范围。最终可得到同时满足所有采样点目标侵入量参考范围的各检测区域的厚度范围。
可在各检测区域预设的厚度范围内调节各检测区域的厚度。需要说明的是，各检测区域厚度调节范围各不相同，具体而言，第一检测区域的厚度的范围可为1.0mm-2.0mm，第二检测区域的厚度的范围为1.5mm-2.5mm，第三检测区域的厚度的范围可为1.5mm-2.5mm，第四检测区域的厚度范围可为1.0mm-2.0mm。当然，各检测区域的厚度范围也可以是其他范围，在此不做特殊限定。
如图1所示，在步骤S170中，根据所述目标侵入量确定所述B柱的质量。
如图2所示，在一实施方式中，根据目标侵入量确定B柱的质量可包括：
步骤S1710，可根据目标侵入量确定各检测区域的目标厚度；
可通过模拟软件计算得到目标厚度，模拟软件可以是PAM-Crash软件，当然也可以是其他软件，只要能进行车辆模拟碰撞试验并进行相关厚度计算即可。目标厚度可以是满足目标侵入量参考范围的各检测区域厚度。目标厚度可以是具体的厚度值，当然，也可以是厚度值取值范围。
步骤S1720，根据各检测区域的目标厚度确定B柱的质量。
各检测区域的目标厚度可采用控制变量法，并通过软件模拟计算得到，该模拟软件可以是PAM-Crash软件，也可以是其他模拟软件，当然也可以通过人工计算得到，在此不对模拟软件及计算方法做特殊限定。目标厚度可以是多个，具体而言，可以是4个，分别表示第一检测区域的厚度、第二检测区域的厚度、第三检测区域的厚度和第四检测区域的厚度。可根据各检测区域的厚度、长度、宽度以及材料密度计算得到B柱的质量。
举例而言，如图3所示，步骤S1720可包括：
步骤S17210，可根据各所述检测区域的目标厚度调节所述B柱的模型；
B柱的模型可为B柱在模拟试验中的三维模型，可通过PAM-Crash软件建立B柱的三维模型，当然也可以是其他软件。在一实施方式中，可根据各检测区域的目标厚度调节B柱的模型，该目标厚度可在理论上符合抗撞性碰撞侵入量要求，可根据各检测区域的目标厚度设定B柱模型中各对应检测区域的厚度，且各检测区域的厚度可互不相等。
步骤S17220，对调节后的所述B柱的模型进行碰撞模拟试验；
可采用PAM-Crash软件或其他软件对车辆模型进行侧面碰撞模拟试验，具体而言，可采用模拟移动变形壁障(Moving Deformable Barrier,MDB)以50km/h的速度撞击车辆模型的侧面。当然也可以是其他方式的撞击或施加载荷，在此不对侧面碰撞的类型做特殊限定。
步骤S17230，再次检测各所述采样点的实际侵入量；
采样点的功能与特性可参考上述采样点的详细描述，在此不在赘述。如图4所示，采样点可分布于各检测区域，同时，可通过多个采样点在Y方向(面对MDB移动变形壁障方向)上的实际侵入量作为B柱碰撞变形情况的度量参数，并可采用正交试验设计方法检测多个采样点的实际侵入量，用于验证本设计方法的正确性。该实际侵入量可为再次模拟试验中各采样点的侵入量。
步骤S17240，在各所述采样点的实际侵入量处于所述参考范围内时，可根据各所述检测区域的目标厚度确定所述B柱的质量。
可将实际侵入量的数值与预设的侵入量参考范围进行比较，若实际侵入量的数值处于参考范围内，则输出该侵入量对应的各检测区域的厚度，并可根据各检测区域的厚度、长度、宽度以及材料密度计算B柱的质量。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (10)
1.一种汽车立柱的设计方法，其特征在于，包括：
建立车辆模型，所述车辆模型包括汽车立柱，所述汽车立柱包括多个厚度不同的检测区域；
对所述车辆模型进行侧面碰撞模拟试验；
检测所述汽车立柱的多个采样点的实际侵入量，所述采样点分布于各所述检测区域；
根据所述实际侵入量和各个检测区域的厚度确定侵入量和各个检测区域厚度的关系；
根据所述侵入量和厚度的关系确定各所述采样点的目标侵入量；
调节各所述检测区域的厚度，直至各所述目标侵入量位于参考范围内；
根据所述目标侵入量确定所述汽车立柱的质量。
2.根据权利要求1所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，所述汽车立柱为B柱。
3.根据权利要求1所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，根据所述目标侵入量确定所述汽车立柱的质量包括：
根据所述目标侵入量确定各所述检测区域的目标厚度；
根据各所述检测区域的目标厚度确定所述汽车立柱的质量。
4.根据权利要3所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，根据各所述检测区域的目标厚度确定所述汽车立柱的质量包括：
根据各所述检测区域的目标厚度调节所述汽车立柱的模型；
对调节后的所述汽车立柱的模型进行碰撞模拟试验；
再次检测各所述采样点的实际侵入量；
在各所述采样点的实际侵入量处于所述参考范围内时，根据各所述检测区域的目标厚度确定所述汽车立柱的质量。
5.根据权利要求1所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，检测区域的数量为四个。
6.根据权利要求5所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，四个检测区域包括沿所述汽车立柱的延伸方向依次连续分布的第一检测区域、第二检测区域、第三检测区域和第四检测区域。
7.根据权利要求1所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，所述采样点的数量为12个。
8.根据权利要求1所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，所述侵入量与所述检测区域的厚度的关系包括：
其中，yx为第x个采样点的侵入量，i，j均为检测区域，且i<j，Ti为第i个检测区域的厚度，Tj为第j个检测区域的厚度，ax、bi、cii、dij、eii和fii为预设参数。
9.根据权利要求6所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，第一检测区域的厚度的范围为1.0mm-2.0mm，第二检测区域的厚度的范围为1.5mm-2.5mm，第三检测区域的厚度的范围为1.5mm-2.5mm，第四检测区域的厚度的范围为1.0mm-2.0mm。
10.根据权利要1所述的汽车立柱的设计方法，其特征在于，所述模拟试验的软件为PAM-Crash软件，并可采用所述PAM-Crash软件通过模拟试验计算所述试验模型的实验参数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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