CN115081102A - 针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法、设备及存储介质，属于设备模型简化技术领域，该汽车简化模型针对每一腿型撞击位置，将车辆模型模块离散化，反映每一模块的造型特征及压溃刚度，针对每一模块均简化为造型刚性特征面、非线性弹簧单元与刚性固定平面的组合。通过该汽车模型的简化方法，可获得任何一腿型撞击位置后的简化车辆模型；应用此简化模型，可以通过改变前端造型形状探究造型变化对腿型碰撞性能的影响；通过非线性弹簧单元刚度模拟车辆模型离散模块非线性压溃刚度，并通过改变压溃刚度曲线，研究车辆结构刚度对腿型碰撞性能的影响。该汽车模型的简化方法缩短了计算时间，提高了计算效率，便于快速进行参数调整研究碰撞规律。

Description

针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法、设备及存储介质

技术领域

本发明属于设备模型简化技术领域，具体涉及一种针对行人保护腿型碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法、设备及存储介质。

背景技术

汽车的安全性能是汽车的固有属性，伴随着汽车保有量的不断上升，交通事故数量不断增加，消费者对于汽车安全的重视程度逐年提升。近年来，得益于汽车安全法规和汽车安全技术的不断发展，车内乘员安全性能改善明显。交通事故中的行人保护越来越受到关注，国内汽车品牌在海外市场销售的车型必须经过当地行人保护法规的强检认证才具备销售资质。在上述行人保护相关的法规项中，均包括头型性能和腿型性能两部分指标。对于腿型性能，腿型碰撞器模型不断升级，难度逐渐增加。

在传统的产品开发过程中，针对行人保护腿型性能，通常需要进行大量的仿真工作，研究造型、空间、结构刚度等因素对腿型碰撞性能的影响，获取腿型碰撞机理，总结腿型碰撞规律，支撑产品行人保护腿型性能开发。现阶段依据车辆详细有限元模型的传统仿真方法主要存在以下两点不足：

(1)计算效率低，计算周期长：

传统的腿型仿真分析采用详细的车辆有限元模型分析计算，车辆有限元模型中包含了详细的车辆结构，包括白车身总成、发动机罩总成、前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成、冷却模块总成、前机舱总成等，详细的车辆有限元模型节点和单元数量较多，通常在百万级以上，接触类型复杂，计算时间通常较长，计算效率较低；

(2)参数化调整性差：

基于详细的车辆有限元模型，很难实现对车辆造型、空间、刚度等的批量调整，造型和空间调整项通常需要完成较多的网格划分与有限元模型搭建工作，而且通常存在较大的模型干涉，严重影响计算精度和计算稳定性，同时计算需要花费较长的时间，不便于开展大量参数化调整研究规律。

上述传统的仿真方法通常需要花费大量的计算时间，为此各车企不断探索车辆模型的等效简化方法，以便于快速仿真分析，目前的简化模型，通常将车辆简化为三段式结构，用于模拟发动机罩、保险杠横梁、行人保护下护板等三部分典型吸能结构，并且已有的等效模型中不会考虑车辆的造型特征，该种等效方法仅能模拟车辆前端腿型碰撞空间和支撑高度的变化，但忽略了造型特征对腿型碰撞规律的影响，且仅通过上中下三段式结构难以准确模拟车辆整体结构压溃刚度，计算精度较差；同时也不方便进行结构刚度的参数化调整，不利于开展批量仿真分析，计算效率较低。另外已有的简化模型中通常借用部分真实的车辆模型，刚度特征固定，很难进行车辆结构刚度的调整，不利于研究结构刚度变化对腿型碰撞性能的影响。

为此，需要一种对于车辆模型的简化方法，提高计算效率，缩短计算时间，并且便于参数化调整，开展基于大量仿真数据的规律性研究。

发明内容

为了解决现有的车辆有限元模型与腿型碰撞仿真计算时间长、计算效率低、不利于进行参数化调整研究等问题，本发明提供了一种针对行人保护腿型碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法、设备及存储介质，该汽车简化模型针对每一腿型撞击位置，将车辆模型模块离散化，尽可能详细地反映每一模块的造型特征及压溃刚度，针对每一模块均简化为造型刚性特征面、非线性弹簧单元与刚性固定平面的组合。

本发明通过如下技术方案实现：

针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：将车辆的有限元模型离散为若干个100mm*100mm的方形模块；

步骤S2：分别将车辆的有限元模型中的若干个离散的方形模块进行车辆前部、后部及中部结构简化；

步骤S3：在有限元软件中创建简化后的模型；

将经步骤S2简化后的造型刚性特征面、非线性弹簧单元及刚性固定平面分别在有限元分析软件中创建并建立连接关系，完成车辆简化模型的搭建，该简化模型用于开展腿型碰撞仿真分析。

进一步地，步骤S1中所述车辆模型的离散，具体步骤如下：

步骤S11：车辆模型横向离散：

将腿型正前方的车辆的有限元模型从左向右每间隔100mm离散；

步骤S12：车辆模型垂向离散：

将腿型正前方的车辆的有限元模型从上向下每间隔100mm离散，车辆的有限元模型被离散为若干100mm*100mm的方形模块。

进一步地，步骤S2中所述将车辆的有限元模型中的若干个离散的方形模块进行车辆前部、后部及中部结构简化，具体步骤如下：

步骤S21：车辆的有限元模型中涉及车辆前部造型的前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成的前端表面简化为造型刚性特征面；

步骤S22：在腿型冲击车辆过程中，车辆后部距离碰撞界面较远的不发生变形及运动的结构，简化为刚性固定平面；

步骤S23：对于车辆中部的所有可变形体，均简化为非线性弹簧单元，非线性弹簧单元的刚度赋值即为中部可变形体的压溃刚度。

进一步地，步骤S22中所述车辆后部距离碰撞界面较远的距离为从车头开始沿车辆长度方向300mm以后的位置。

进一步地，步骤S23中所述的可变形体为前保险杠支架、导风板、行人护板、前端框架、冷却模块及机舱总成。

进一步地，步骤S23中的非线性弹簧单元的刚度，具体通过以下方式获取：

首先，获取车辆的有限元模型，然后在车辆的有限元模型的正前方设置刚性面，利用刚性面对离散的方形模块进行恒定距离、恒定速度的撞击，根据计算结果提取出刚性面碰撞时每个离散的方形模块的压溃力F以及刚性面的位移信息x，处理得到压溃力与位移的关系曲线F＝k(x)x，即压溃刚度曲线，可模拟车辆的离散的方形模块的x向压溃刚度。

进一步地，所述车辆的有限元模型包括白车身总成、发动机罩总成、前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成、冷却模块总成及前机舱总成模型，并保持有正确的连接关系和接触关系。

进一步地，步骤S3所述在有限元软件中创建简化后的模型，具体是将简化后的造型刚性特征面、非线性弹簧单元及刚性固定平面分别在有限元分析软件中创建并建立连接关系，完成车辆简化模型的搭建，具体包括如下步骤：

(1)在有限元软件中对造型外表面几何数据进行分割离散，在宽度100mm的车辆有限元模型范围内，从上向下间隔100mm离散，数据被离散为若干个100mm*100mm的方形模块，对每一方形模块的数据进行网格划分，获取造型特征面的有限元网格；

(2)将获取的若干造型特征面的有限元网格赋予刚体材料及厚度，并进行自由度约束，限制x、y、z三个方向的转动自由度和y， z两个方向的移动自由度，只允许造型刚性特征面沿x方向移动；

(3)在每个造型刚性特征面后面建立一根非线性弹簧单元 DISCRETE，单元长度为300mm；

(4)在非线性弹簧单元末端创建平面网格，网格赋予刚体材料及厚度，并约束全部的转动自由度与移动自由度；

(5)非线性弹簧单元两端节点分别与造型刚性特征面、刚性固定平面之间通过extra nodes连接；

(6)将压溃刚度曲线赋予非线性弹簧单元；

(7)最后得到腿型撞击位置的车辆简化模型。

第二方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的一种针对行人保护腿型碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法、设备及存储介质，通过该汽车模型的简化方法，可获得任何一腿型撞击位置后的简化车辆模型；应用此简化模型，可以通过改变前端造型形状探究造型变化对腿型碰撞性能的影响；通过非线性弹簧单元刚度模拟车辆模型离散模块非线性压溃刚度，并通过改变压溃刚度曲线，研究车辆结构刚度对腿型碰撞性能的影响。该汽车模型的简化方法缩短了计算时间，提高了计算效率，便于快速进行参数调整研究碰撞规律。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法的流程示意图；

图2为本发的车辆模型离散的示意图；

图3为本发明的非线性弹簧单元的刚度计算示意图；

图4为某腿型撞击位置等效模型示意图；

图5为某车型L0位置离散示意图；

图6为某车型L0位置压溃刚度计算示意图；

图7为某车型L0位置7个离散模块压溃刚度曲线示意图；

图8为本发明实施例2中的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，实施例提供了针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：将车辆的有限元模型离散为若干个100mm*100mm的方形模块；

如图2所示，步骤S2：分别将车辆的有限元模型中的若干个离散的方形模块进行车辆前部、后部及中部结构简化；

步骤S3：在有限元软件中创建简化后的模型；

将经步骤S2简化后的造型刚性特征面、非线性弹簧单元及刚性固定平面分别在有限元分析软件中创建并建立连接关系，完成车辆简化模型的搭建，该简化模型用于开展腿型碰撞仿真分析。

进一步地，步骤S1中所述车辆模型的离散，具体步骤如下：

步骤S11：车辆模型横向离散：

将腿型正前方的车辆的有限元模型从左向右每间隔100mm离散；

步骤S12：车辆模型垂向离散：

将腿型正前方的车辆的有限元模型从上向下每间隔100mm离散，车辆的有限元模型被离散为若干100mm*100mm的方形模块。

进一步地，步骤S2中所述将车辆的有限元模型中的若干个离散的方形模块进行车辆前部、后部及中部结构简化，具体步骤如下：

步骤S21：车辆的有限元模型中涉及车辆前部造型的前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成的前端表面简化为造型刚性特征面；

步骤S22：在腿型冲击车辆过程中，车辆后部距离碰撞界面较远的不发生变形及运动的结构，简化为刚性固定平面；

步骤S23：对于车辆中部的所有可变形体，均简化为非线性弹簧单元，非线性弹簧单元的刚度赋值即为中部可变形体的压溃刚度。

进一步地，步骤S22中所述车辆后部距离碰撞界面较远的距离为从车头开始沿车辆长度方向300mm以后的位置。

进一步地，步骤S23中所述的可变形体为前保险杠支架、导风板、行人护板、前端框架、冷却模块及机舱总成。

进一步地，步骤S23中的非线性弹簧单元的刚度，具体通过以下方式获取：

如图3及图6所示，首先，获取车辆的有限元模型，然后在车辆的有限元模型的正前方设置刚性面，利用刚性面对离散的方形模块进行恒定距离、恒定速度的撞击，根据计算结果提取出刚性面碰撞时每个离散的方形模块的压溃力F以及刚性面的位移信息x，处理得到压溃力与位移的关系曲线F＝k(x)x，即压溃刚度曲线，可模拟车辆的离散的方形模块的x向压溃刚度，如图7所示。

进一步地，所述车辆的有限元模型包括白车身总成、发动机罩总成、前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成、冷却模块总成及前机舱总成模型，并保持有正确的连接关系和接触关系。

进一步地，步骤S3所述在有限元软件中创建简化后的模型，具体是将简化后的造型刚性特征面、非线性弹簧单元及刚性固定平面分别在有限元分析软件中创建并建立连接关系，完成车辆简化模型的搭建，具体包括如下步骤：

如图4及图5所示，(1)在有限元软件中对造型外表面几何数据进行分割离散，在宽度100mm的车辆有限元模型范围内，从上向下间隔100mm离散，数据被离散为若干个100mm*100mm的方形模块，对每一方形模块的数据进行网格划分，获取造型特征面的有限元网格；

(2)将获取的若干造型特征面的有限元网格赋予刚体材料及厚度，并进行自由度约束，限制x、y、z三个方向的转动自由度和y， z两个方向的移动自由度，只允许造型刚性特征面沿x方向移动；

(3)在每个造型刚性特征面后面建立一根非线性弹簧单元 DISCRETE，单元长度为300mm；

(4)在非线性弹簧单元末端创建平面网格，网格赋予刚体材料及厚度，并约束全部的转动自由度与移动自由度；

(5)非线性弹簧单元两端节点分别与造型刚性特征面、刚性固定平面之间通过extra nodes连接；

(6)将压溃刚度曲线赋予非线性弹簧单元；

(7)最后得到腿型撞击位置的车辆简化模型。

实施例1

如图1所示，本实施案例以某车型，C-NCAP中规定的L0位置为例对汽车模型的简化方法进行详细说明，具体如下：

针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：将车辆模型离散为若干个100mm*100mm的方形模块，如图5所示；

(1)、车辆模型横向离散：

L0位置腿型与车辆碰撞时，腿型与车辆的主要接触范围为y＝-50 —+50mm，故对于L0位置碰撞研究，对车辆y＝-50—+50mm的宽度100mm 范围简化；

(2)、车辆模型垂向离散：

在宽度100mm的车辆模型范围内(y＝-50—+50mm)，从上向下间隔100mm离散，车辆被离散为7个100mm*100mm的方形模块；

步骤S2：车辆离散模块简化，分别针对上述离散出的7个模块进行简化，每一离散模块的车辆前部、后部及中部的简化方法如下：

(1)车辆的有限元模型中涉及车辆前部造型的前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成等的前端表面简化为造型刚性特征面；

(2)在腿型冲击车辆过程中，车辆后部距离碰撞界面较远的不发生变形及运动的结构，简化为刚性固定平面；

在本实施例中，腿型与车辆碰撞过程中发生变形的车辆结构长度为300mm，故将腿型与车辆碰撞接触后方300mm之后的结构简化为刚性固定平面；

(3)除上述车辆前端造型刚性特征面及后端刚性固定平面之外，车辆中部的所有可变形体，包括前保险杠支架、导风板、行人护板、前端框架、冷却模块、机舱总成等，均简化为非线性弹簧单元；

在本实施例中，车辆所有可变形体的结构长度为300mm，故将 300mm长度的可变形体简化为非线性弹簧单元；其中此部分非线性弹簧单元的刚度赋值为中部可变形体的压溃刚度。

在本实施例中，所述中部可变形体的压溃刚度通过以下方式获得：

首先获取车辆详细准确的有限元模型，包括白车身总成、发动机罩总成、前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成、冷却模块总成、前机舱总成等详细模型，并保持有正确的连接关系和接触关系；

然后在车辆有限元模型的正前方设置7个100mm*100mm的刚性面，刚性面调整至图5中车辆模型划分的100mm*100mm的方形模块位置①～⑦；并约束车辆有限元模型的轮胎位置的全部自由度，保证车辆模型处于静止状态，将7个100mm*100mm的刚性面设置为以40km/h 的恒定速度撞击车辆，撞击距离为300mm，如图6所示；在计算模型中，7个刚性面与车辆模型之间分别设置面面接触，并在计算结果中输出7个压溃力；计算结束后提取出车辆与每一块100mm*100mm 刚性面碰撞时的压溃力F以及刚性面的位移信息x，处理得到压溃力与位移的关系曲线F＝k(x)x，即压溃刚度曲线，如图7所示，可模拟车辆该100mm*100mm离散模块的x向压溃刚度。

步骤S3：在有限元软件中创建简化后的车辆模型；

将简化后的造型刚性特征面、非线性弹簧单元及刚性固定平面分别在有限元分析软件中创建并建立连接关系，完成车辆简化模型的搭建，具体操作如下(以Hypermesh和LS-DYNA为例)：

(1)在Hypermesh软件中对造型外表面几何数据进行分割离散，在宽度100mm的车辆模型范围内(y＝-50—+50mm)，从上向下间隔 100mm离散，数据被离散为7个100mm*100mm的方形模块，对每一方形模块的数据进行网格划分，获取造型特征面的有限元网格；

(2)将获取的7部分造型特征面网格赋予20号刚体材料，1mm 厚度，并进行自由度约束，限制x、y、z三个方向的转动自由度和y， z两个方向的移动自由度，只允许造型刚性特征面沿x方向移动；

(3)在每个造型刚性特征面后面建立一根非线性弹簧单元 DISCRETE，单元长度为300mm；

(4)在非线性弹簧单元末端创建平面网格，网格赋予20号刚体材料，1mm厚度，并约束全部的转动自由度与移动自由度；

(5)非线性弹簧单元两端节点分别与造型刚性特征面、刚性固定平面之间通过extra nodes连接；

(6)将图7中的压溃刚度曲线赋予非线性弹簧单元；

应用上述简化方法，获得了腿型撞击L0位置的车辆简化模型；

该简化后的车辆模型单元数量相比车辆详细的有限元模型大大减少，因此计算时间大量缩短，计算效率提升较多。

简化后的模型由于将复杂的造型结构简化为刚性面，将复杂的车辆中部变形结构简化为非线性弹簧单元，在进行造型调整及结构刚度调整的时候由对详细有限元模型中众多部件的网格划分、模型搭建简化为对造型面的调整和非线性弹簧单元刚度参数的调整，操作更加便捷，特别适合快速研究造型特征及结构刚度对碰撞性能的影响。

简化后的模型中非线性弹簧单元的刚度通过实际车辆详细有限元模型压溃的方式获取，相比于简单的线性弹簧阻尼单元更能反映车辆碰撞过程中的刚度非线性特征。

实施例2

图8为本发明实施例2中的一种计算机设备的结构示意图。图8 示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图8显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM, DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器 28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块 42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。另外，本实施例中的计算机设备12，显示器24不是作为独立个体存在，而是嵌入镜面中，在显示器24的显示面不予显示时，显示器24 的显示面与镜面从视觉上融为一体。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网 (WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器 20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法。

实施例3

本发明实施例3提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网 (WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤S1：将车辆的有限元模型离散为若干个100mm*100mm的方形模块；

步骤S2：分别将车辆的有限元模型中的若干个离散的方形模块进行车辆前部、后部及中部结构简化；

步骤S3：在有限元软件中创建简化后的模型；

将经步骤S2简化后的造型刚性特征面、非线性弹簧单元及刚性固定平面分别在有限元分析软件中创建并建立连接关系，完成车辆简化模型的搭建，该简化模型用于开展腿型碰撞仿真分析。

2.如权利要求1所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，其特征在于，步骤S1中所述车辆模型的离散，具体步骤如下：

步骤S11：车辆模型横向离散：

将腿型正前方的车辆的有限元模型从左向右每间隔100mm离散；

步骤S12：车辆模型垂向离散：

将腿型正前方的车辆的有限元模型从上向下每间隔100mm离散，车辆的有限元模型被离散为若干100mm*100mm的方形模块。

3.如权利要求2所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，其特征在于，步骤S2中所述将车辆的有限元模型中的若干个离散的方形模块进行车辆前部、后部及中部结构简化，具体步骤如下：

步骤S21：车辆的有限元模型中涉及车辆前部造型的前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成的前端表面简化为造型刚性特征面；

步骤S22：在腿型冲击车辆过程中，车辆后部距离碰撞界面较远的不发生变形及运动的结构，简化为刚性固定平面；

步骤S23：对于车辆中部的所有可变形体，均简化为非线性弹簧单元，非线性弹簧单元的刚度赋值即为中部可变形体的压溃刚度。

4.如权利要求3所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，其特征在于，步骤S22中所述车辆后部距离碰撞界面较远的距离为从车头开始沿车辆长度方向300mm以后的位置。

5.如权利要求3所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，其特征在于，步骤S23中所述的可变形体为前保险杠支架、导风板、行人护板、前端框架、冷却模块及机舱总成。

6.如权利要求3所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，其特征在于，步骤S23中的非线性弹簧单元的刚度，具体通过以下方式获取：

首先，获取车辆的有限元模型，然后在车辆的有限元模型的正前方设置刚性面，利用刚性面对离散的方形模块进行恒定距离、恒定速度的撞击，根据计算结果提取出刚性面碰撞时每个离散的方形模块的压溃力F以及刚性面的位移信息x，处理得到压溃力与位移的关系曲线F＝k(x)x，即压溃刚度曲线，可模拟车辆的离散的方形模块的x向压溃刚度。

7.如权利要求6所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，其特征在于，所述车辆的有限元模型包括白车身总成、发动机罩总成、前保险杠面罩装配总成、散热器格栅装配总成、组合灯总成、冷却模块总成及前机舱总成模型，并保持有正确的连接关系和接触关系。

8.如权利要求1所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法，其特征在于，步骤S3所述在有限元软件中创建简化后的模型，具体是将简化后的造型刚性特征面、非线性弹簧单元及刚性固定平面分别在有限元分析软件中创建并建立连接关系，完成车辆简化模型的搭建，具体包括如下步骤：

(1)在有限元软件中对造型外表面几何数据进行分割离散，在宽度100mm的车辆有限元模型范围内，从上向下间隔100mm离散，数据被离散为若干个100mm*100mm的方形模块，对每一方形模块的数据进行网格划分，获取造型特征面的有限元网格；

(2)将获取的若干造型特征面的有限元网格赋予刚体材料及厚度，并进行自由度约束，限制x、y、z三个方向的转动自由度和y，z两个方向的移动自由度，只允许造型刚性特征面沿x方向移动；

(3)在每个造型刚性特征面后面建立一根非线性弹簧单元DISCRETE，单元长度为300mm；

(4)在非线性弹簧单元末端创建平面网格，网格赋予刚体材料及厚度，并约束全部的转动自由度与移动自由度；

(5)非线性弹簧单元两端节点分别与造型刚性特征面、刚性固定平面之间通过extranodes连接；

(6)将压溃刚度曲线赋予非线性弹簧单元；

(7)最后得到腿型撞击位置的车辆简化模型。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8中任一所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一所述的针对碰撞仿真分析的汽车模型的简化方法。

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