CN113868762A - 一种白车身三维数模的构建方法 - Google Patents

一种白车身三维数模的构建方法 Download PDF

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张瑞俊
陈志宁
张锦宙
段小勇
倪国豪
李建衡
梁运富
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Abstract

本发明公开了一种白车身三维数模的构建方法，该方法通过获取白车身的第一三维骨架数据和第一三维造型数据，并根据第一三维骨架数据和第一三维造型数据构建第一白车身三维数模；根据第一白车身三维数模和白车身的总布置参数，构建白车身参数化分析模型；对白车身参数化分析模型进行第一性能分析和集成优化，经过多次第一性能分析和集成优化后得到白车身参数化分析模型的最优参数值；根据白车身参数化分析模型的最优参数值得到白车身的第二三维骨架数据；获取白车身的CAS造型数据，根据所述CAS造型数据和第二三维骨架数据构建第二白车身三维数模。本发明技术方案提高了白车身的研发效率，缩短了白车身的研发周期。

Description

一种白车身三维数模的构建方法
技术领域
本发明涉及车身设计技术领域，尤其涉及一种白车身三维数模的构建方法。
背景技术
白车身(Body in White)，是指卡车驾驶室车身结构件及覆盖件焊接总成，不包括车门、发动机罩、行李箱盖，不包括附件及内外饰件的未涂漆的车身。CAE(Computer AidedEngineering)指工程设计中的计算机辅助工程，这里指用计算机辅助求解分析白车身性能，包括刚度、强度、碰撞安全性能等。
商用车白车身作为驾驶室的主要承载体，其性能对驾驶室的强度耐久、碰撞、NVH等有重要影响。若白车身售后出现相关性能问题，则很有可能出现驾驶室总成更换的情况。因此，白车身是整个驾驶室开发的重点。目前在车身传统的开发流程中造型阶段占用大量时间，存在开发周期长、性能开发时间不足，白车身性能难保证、预研阶段(即产品初步构想阶段)模型设计未介入，预研时间未充分利用等问题，已明显不能满足新环境下白车身开发发展战略的要求。
发明内容
本发明提供一种白车身三维数模的构建方法，提高了白车身的研发效率，缩短了白车身的研发周期。
本发明一实施例提供一种白车身三维数模的构建方法，包括以下步骤：
获取白车身的第一三维骨架数据和第一三维造型数据，并根据所述第一三维骨架数据和第一三维造型数据构建第一白车身三维数模；
根据所述第一白车身三维数模和白车身的总布置参数，构建白车身参数化分析模型；
对所述白车身参数化分析模型进行第一性能分析和集成优化，经过多次第一性能分析和集成优化后得到所述白车身参数化分析模型的最优参数值；
根据所述白车身参数化分析模型的最优参数值得到所述白车身的第二三维骨架数据；
获取所述白车身的CAS造型数据，根据所述CAS造型数据和所述第二三维骨架数据构建第二白车身三维数模。
进一步的，在获取白车身的第一三维骨架数据至获取所述白车身的CAS造型数据之间的阶段，同时对所述白车身进行造型操作得到所述白车身的CAS造型数据。
进一步地，根据所述第二白车身三维数模构建白车身的CAE模型，根据所述CAE模型对所述白车身进行第二性能分析，并根据所述第二性能分析的结果对所述第二白车身三维数模进行模型优化，得到第三白车身三维数模。
进一步地，根据所述第一白车身三维数模和白车身的总布置参数，构建白车身参数化分析模型，具体包括：
根据所述第一白车身三维数模构建第一白车身SFE参数化模型；
获取白车身的总布置参数，根据所述总布置参数确定钣金的变量名、变量类型及所述变量名对应的变量范围；
根据所述第一白车身SFE参数化模型和钣金的变量名、变量类型及所述变量名对应的变量范围，构建白车身参数化分析模型。
进一步地，所述第一性能分析的内容包括刚度分析、模态分析和碰撞分析；
所述第二性能分析的第一分析内容包括强度分析、NVH分析、耐久性分析，第二分析内容包括刚度分析、碰撞分析、模态分析。
进一步地，所述第二性能分析的次数为1次或2次。
本发明的实施例，具有如下有益效果：
本发明提供了一种白车身三维数模的构建方法，通过分阶段构建白车身的三维数模，分别得到了第一白车身三维数模和第二白车身三维数模，并在构建完了第一白车身三维数模后根据对所述白车身参数化分析模型进行第一性能分析和集成优化，得到所述白车身参数化分析模型的最优参数值；因此，本发明实施例通过分阶段构建白车身的三维数模，并将白车身的性能分析设置在构建第一白车身三维数模后，因而可以在白车身研发的早期即可针对白车身进行性能分析，确保了白车身的性能分析有充足的时间进行，进而可以对白车身的性能进行充分的分析，大大提高了白车身研发的效率，大大缩短了白车身研发的周期，提高了白车身的研发质量。
进一步地，本发明在分阶段构建白车身的三维数模的同时对所述白车身进行造型操作得到所述白车身的CAS造型数据，因此，本发明通过在分阶段构建白车身的三维数模时同步开展白车身进行造型操作，使得白车身的造型操作有充足的时间开展，同时也提高了白车身的研发效率。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的白车身三维数模的构建方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的不同结构的白车身三维数模示意图；
图3是本发明一实施例提供的不同结构的白车身三维数模的性能分析图；
图4是本发明一实施例提供的白车身三维数模的构建方法的又一流程图；
图5是本发明一实施例提供的钣金的变量示意图；
图6是本发明一实施例提供的钣金的变量范围示意图；
图7是本发明一实施例提供通过Isight得到第一参数的流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
如图1所示，本发明一实施例提供的一种白车身三维数模的构建方法，包括以下步骤：
步骤S101：获取白车身的第一三维骨架数据和第一三维造型数据，并根据所述第一三维骨架数据和第一三维造型数据构建第一白车身三维数模；所述第一三维造型数据为初步的造型数据。
步骤S102：根据所述第一白车身三维数模构和白车身的总布置参数，构建白车身参数化分析模型；
所述白车身参数化分析模型指的是通过SFE软件，在第一白车身三维数模的基础上，建立参数化3D数模，并最终实现CAE模型的参数化。
作为其中一种实施例，步骤S102包括：
根据所述第一白车身三维数模构建第一白车身SFE参数化模型；
获取白车身的总布置参数，根据所述总布置参数确定钣金的变量名、变量类型及所述变量名对应的变量范围；
根据所述第一白车身SFE参数化模型和钣金的变量名、变量类型及所述变量名对应的变量范围，构建白车身参数化分析模型。
优选地，如图5所示，所述钣金的变量包括骨架位置、截面尺寸、接头连接、板厚变化等几百个变量；如图6所示，根据所述总布置参数确定钣金的变量名、变量类型及所述变量名称对应的变量范围。
步骤S103：对所述白车身参数化分析模型进行第一性能分析和集成优化，经过多次第一性能分析和集成优化后得到所述白车身参数化分析模型的最优参数值；
作为其中一种实施例，如图7所示，根据所述第一白车身三维数模(对应图7中的概念模型)构建第一白车身SFE参数化模型，将所述第一白车身SFE参数化模型信息和钣金的变量名、变量类型及所述变量名称对应的变量范围输入至Isight软件，由所述Isight软件根据所述第一白车身SFE参数化模型信息和钣金的变量信息构建白车身参数化分析模型(对应图7中的全参数几何及CAE模型)；进一步地，Isight根据所述白车身参数化分析模型和所述钣金的变量名、变量类型及所述变量名称对应的变量范围，经过多次第一性能分析和集成优化后得到所述最优参数值，并根据所述最优参数值得到所述白车身的第二三维骨架数据；所述最优参数值为所述白车身参数化分析模型的最优参数范围。
所述经过多次第一性能分析和集成优化后得到所述最优参数值，具体为：在白车身参数化分析模型的基础上，集成了白车身的碰撞性能、刚度性能和模态性能，并以性能达标为约束，以白车身的梁位置变化，截面变化，钣金厚度变化，接头变化等为变量参数，以重量最轻为目标的多性能集成的自动分析和优化；所述多性能集成的自动分析和优化包括对所述碰撞性能、刚度性能和模态性能进行分析并以性能达标为约束。
优选地，所述白车身参数化分析模型在构建时，集成了刚度分析目标、模态分析目标、碰撞性能分析目标，所述碰撞性能分析目标为静态等效碰撞灵敏度分析目标。
步骤S104：根据所述白车身参数化分析模型的最优参数值得到所述白车身的第二三维骨架数据；
步骤S105：获取所述白车身的CAS造型数据，根据所述CAS造型数据和所述第二三维骨架数据构建第二白车身三维数模。
作为其中一种实施例，还包括步骤S106：根据所述第二白车身三维数模构建所述白车身的CAE模型，根据CAE模型对白车身进行第二性能分析，并根据所述第二性能分析的结果对所述第二白车身三维数模进行模型优化后，得到第三白车身三维数模；对所述第三白车身三维数模重复多次所述第二白车身三维数模构建所述白车身的CAE模型、进行第二性能分析和模型优化的过程后，得到最终的白车身三维数模。
冻结所述最终的白车身三维数模，并根据所述最终的白车身三维数模生产和制作白车身。
作为其中一种实施例，所述第一性能分析的内容包括刚度分析、模态分析和碰撞分析。
所述第二性能分析的第一分析内容包括强度分析、NVH分析、耐久性分析，第二分析内容包括刚度分析、碰撞分析、模态分析。
本发明实施例在不同的性能分析阶段，对白车身分析不同的性能内容(或性能目标)，以合理分配性能分析的内容(或目标)，同时在进行第二性能分析的时候，区分第一分析内容和第二分析内容，针对在第一性能分析时，已经分析过的内容作为次要分析对象，针对在第一性能分析时，没有分析过的内容作为重点分析对象。
所述第二性能分析的次数为1次或2次。
由于本发明实施例在进行第一性能分析时，已经完成了部分性能分析，因此在进行第二性能分析时，只需针对第二性能分析的内容分析1次或2次即可。
现有白车身开发过程中，对白车身的性能分析放在白车身三维数模最终确定之后，而白车身的性能分析往往又需要占用大量的时间，因此，现有的白车身开发周期大大长于本发明。
本发明实施例，通过分阶段构建白车身的三维数模，分别得到了第一白车身三维数模、第二白车身三维数模和第三白车身三维数模；并对白车身进行分阶段的性能分析，即在根据所述第一白车身三维数模建立第一白车身SFE参数化模型后，对白车身进行第一性能分析，并根据所述第一性能分析的结果对所述第一白车身SFE参数化模型进行集成优化，以及在建立第二白车身三维数模后，对白车身进行第二性能分析，并根据所述第二性能分析的结果对所述第二白车身三维数模进行模型优化；因此，本发明实施例通过在构建白车身三维数模构的过程中分阶段对白车身进行性能分析，确保了白车身的性能分析有充足的时间进行，进而可以对白车身的性能进行充分的分析，大大提高了白车身研发的效率，大大缩短了白车身研发的周期，提高了白车身的研发质量。
进一步地，如图4所示，本发明实施例在分阶段构建白车身的三维数模的同时对所述白车身进行造型操作得到所述白车身的CAS造型数据，因此本发明实施例通过在分阶段构建白车身的三维数模时同步开展白车身进行造型操作，使得白车身的造型操作有充足的时间开展，同时也提高了白车身的研发效率。
与本发明实施例相关的实验：
如图2所示，方案1为去掉外蒙皮件的白车身三维骨架模型，方案2为覆盖有简单外覆盖件的白车身三维数模，图2中的现状模型为设计完成并冻结好的白车身三维数模(即性能测试实验的参照组)。对图2中的3个不同阶段的白车身模型进行性能测试，得到如图3所示的强度、刚度和碰撞性能测试结果。从图3的性能测试结果可知，方案1和所述设计完成并冻结好的白车身三维数模之间的性能相差约15％，方案2和和所述设计完成并冻结好的白车身三维数模之间的性能相差约5％；可见，白车身的骨架即可决定白车身的性能。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例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 Access Memory，RAM)等。

Claims (6)

1.一种白车身三维数模的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取白车身的第一三维骨架数据和第一三维造型数据，并根据所述第一三维骨架数据和第一三维造型数据构建第一白车身三维数模；
根据所述第一白车身三维数模和白车身的总布置参数，构建白车身参数化分析模型；
对所述白车身参数化分析模型进行第一性能分析和集成优化，经过多次第一性能分析和集成优化后得到所述白车身参数化分析模型的最优参数值；
根据所述白车身参数化分析模型的最优参数值得到所述白车身的第二三维骨架数据；
获取所述白车身的CAS造型数据，根据所述CAS造型数据和所述第二三维骨架数据构建第二白车身三维数模。
2.根据权利要求1所述的白车身三维数模的构建方法，其特征在于，在获取白车身的第一三维骨架数据至获取所述白车身的CAS造型数据之间的阶段，同时对所述白车身进行造型操作得到所述白车身的CAS造型数据。
3.根据权利要求2所述的白车身三维数模的构建方法，其特征在于，根据所述第二白车身三维数模构建白车身的CAE模型，根据所述CAE模型对所述白车身进行第二性能分析，并根据所述第二性能分析的结果对所述第二白车身三维数模进行模型优化，得到第三白车身三维数模。
4.根据权利要求3所述的白车身三维数模的构建方法，其特征在于，根据所述第一白车身三维数模和白车身的总布置参数，构建白车身参数化分析模型，具体包括：
根据所述第一白车身三维数模构建第一白车身SFE参数化模型；
获取白车身的总布置参数，根据所述总布置参数确定钣金的变量名、变量类型及所述变量名对应的变量范围；
根据所述第一白车身SFE参数化模型和钣金的变量名、变量类型及所述变量名对应的变量范围，构建白车身参数化分析模型。
5.根据权利要求4所述的白车身三维数模的构建方法，其特征在于，所述第一性能分析的内容包括刚度分析、模态分析和碰撞分析；
所述第二性能分析的第一分析内容包括强度分析、NVH分析、耐久性分析，第二分析内容包括刚度分析、碰撞分析、模态分析。
6.根据权利要求1至5任一项所述的白车身三维数模的构建方法，其特征在于，所述第二性能分析的次数为1次或2次。
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