CN115107878A - 前车身结构、优化方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种前车身结构、优化方法、电子设备及存储介质。前车身结构包括：门铰链柱(1)、A柱(2)、外门槛(3)、门铰链柱加强件(4)以及A柱加强件(5)，门铰链柱(1)的上端与A柱(2)连接，门铰链柱(1)的下端与外门槛(3)连接，门铰链柱加强件(4)设置在门铰链柱(1)与外门槛(3)的连接处，且门铰链柱加强件(4)分别与门铰链柱(1)以及外门槛(3)固定连接，A柱加强件(5)设置在门铰链柱(1)与A柱(2)的连接处，且A柱加强件(5)分别与门铰链柱(1)以及A柱(2)固定连接。本发明只在关键位置进行结构增强，在实现整体强度的提升的同时，减少结构冗余。
Description
技术领域
本发明涉及车辆相关技术领域，特别是一种前车身结构、优化方法、电子设备及存储介质。
背景技术
如图1和图2所示，现有的汽车前车身结构包括：机舱盖边梁1’、门铰链柱2’、外门槛3’、A柱4’、内门槛5’、座椅横梁6’、前纵梁延长件7’、前围板8’以及前围横梁9’。
车辆在行驶过程中可能会发生碰撞，为此需要对车辆碰撞进行评价。其中，小偏置碰撞指的是在车辆发生前方小重叠碰撞时，对于乘客舱的冲击。小偏置碰撞工况避开了传统车身骨骼，直接考察乘客舱的耐冲击性能。
针对小偏置碰撞，现有技术由三种设计方案，一种是利用机舱结构侧向推出车辆实现滑出避免直接冲击，即横向推动车辆，增加动能降低冲击，第二种是增加机舱能量吸收，降低乘客舱冲击，第三种是利用乘客舱结构直接抵抗冲击，通过增强乘客舱，直接对抗碰撞冲击。
在利用乘客舱抗冲击的策略在实施过程中，现有方案采用结构全面增强的方法进行设计，由于缺乏指导方法，结构冗余大，存在以下问题：
1.需要增强的结构面积大，结构设计难度高；
2.空间有限，多采用高价值材料，代价大；
3.结构复杂，潜在品质风险高；
发明内容
基于此，有必要针对现有利用乘客舱结构抵抗小偏置碰撞的技术方案所存在的技术问题，提供一种前车身结构、优化方法、电子设备及存储介质。
本发明提供一种前车身结构，包括：门铰链柱、A柱、外门槛、门铰链柱加强件以及A柱加强件，所述门铰链柱的上端与所述A柱连接，所述门铰链柱的下端与所述外门槛连接，所述门铰链柱加强件设置在所述门铰链柱与所述外门槛的连接处，且所述门铰链柱加强件分别与所述门铰链柱以及所述外门槛固定连接，所述A柱加强件设置在所述门铰链柱与所述A柱的连接处，且所述A柱加强件分别与所述门铰链柱以及所述A柱固定连接。
进一步地，所述门铰链柱加强件包括门铰链柱加强件前挡板，所述门铰链柱加强件前挡板上端部与所述门铰链柱固定连接，下端部向所述外门槛的外门槛底面弯折形成门铰链柱加强件底部挡板，所述门铰链柱加强件底部挡板与所述外门槛底面固定连接。
更进一步地，所述门铰链柱加强件前挡板上端部朝向所述外门槛的外门槛侧面弯折形成门铰链柱加强件前挡板翻边。
再进一步地，所述门铰链柱加强件底部挡板朝向所述外门槛侧面弯折形成门铰链柱加强件侧方挡板，所述门铰链柱加强件侧方挡板与所述门铰链柱加强件前挡板翻边连接。
再进一步地，所述门铰链柱加强件底部挡板的宽度大于等于所述外门槛底面的宽度，所述门铰链柱加强件侧方挡板的高度大于等于所述外门槛侧面的高度，所述门铰链柱加强件前挡板通过至少两排连接点与所述门铰链柱连接，所述门铰链柱加强件底部挡板通过至少两排连接点与所述外门槛底面焊接，所述门铰链柱加强件侧方挡板通过至少两排焊点与所述外门槛侧面连接。
进一步地，所述A柱加强件的上端向上延伸越过所述A柱的过渡线，并与所述A柱固定连接，所述A柱加强件的下端向下延伸越过所述门铰链柱的折弯线并与所述门铰链柱固定连接。
更进一步地，所述A柱加强件的上端紧贴所述A柱的A柱弯折面形成多个弯折的A柱加强件固定面，每一A柱加强件固定面与一所述A柱弯折面焊接固定。
再进一步地，至少一所述A柱加强件固定面的边缘设置有A柱加强件固定面翻边。
进一步地，还包括与所述外门槛连接的内门槛以及与所述内门槛垂直连接的座椅横梁，所述内门槛上沿所述内门槛的延伸方向从前轮向后固定连接有门槛加强件，且所述门槛加强件越过所述座椅横梁与所述内门槛的连接处。
更进一步地，所述门槛加强件紧贴所述内门槛的内门槛折角形成两个弯折的门槛加强件固定面，每一门槛加强件固定面所述内门槛折角的一个面焊接固定。
本发明提供一种如前所述的前车身结构的优化方法，包括：
建立所述前车身结构的模型；
获得每个入力大小；
确定多个入力在所述力学模型中多个位置点的挠度；
设定多个位置点之间的约束关系；
基于每个位置点的挠度及所述约束关系，对所述模型进行优化。
进一步地：
所述确定多个入力在所述力学模型中多个位置点的挠度，具体包括：
对于第i个位置点Si，计算第i个位置点Si的挠度
其中Lj(Si)为第j个入力Fj在位置点Si的挠度，Nf为入力的总数量；
所述设定多个位置点之间的约束关系，具体包括：
设定第i个位置点Si的挠度L(Si)小于第i+1个位置点Si+1的挠度L(Si+1)，其中第i个位置点Si位于第i+1个位置点Si+1的上方。
本发明提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行如前所述的前车身结构的优化方法。
本发明提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的前车身结构的优化方法的所有步骤。
本发明只在关键位置进行结构增强，在实现整体强度的提升的同时，减少结构冗余。
附图说明
图1为现有技术的前车身结构示意图；
图2为现有技术前车身结构的另一示意图；
图3为本发明一实施例前车身结构示意图；
图4为本发明一实施例前车身结构剖面示意图；
图5为本发明一实施例前车身结构门铰链柱加强件示意图；
图6为本发明一实施例前车身结构A柱加强件示意图；
图7为本发明一实施例门铰链柱加强件结构示意图；
图8为本发明另一实施例门铰链柱加强件与门铰链柱连接示意图；
图9为本发明另一实施例门铰链柱加强件与外门槛连接示意图；
图10为本发明再一实施例门铰链柱加强件与门铰链柱连接示意图；
图11为本发明再一实施例门铰链柱加强件与外门槛连接示意图；
图12为本发明一实施例图6的B-B剖面图；
图13为本发明另一实施例图6的B-B剖面图；
图14为本发明一实施例门槛加强件结构示意图；
图15为图14虚线框放大示意图；
图16为小偏置碰撞时前车身结构的受力分析示意图；
图17为小偏置碰撞时前车身结构的受力分析另一角度示意图；
图18为小偏置碰撞时前车身结构的受力分析简化示意图；
图19为本发明一实施例所采用的门槛加强件的轴向耐力比较示意图；
图20为本发明一种如前所述的前车身结构的优化方法的工作流程图；
图21为本发明一种电子设备的硬件结构示意图。
标记说明
1’-机舱盖边梁；2’-门铰链柱；3’-外门槛；4’-A柱；5’-内门槛；6’-座椅横梁；7’-前纵梁延长件；8’-前围板；9’-前围横梁；1-门铰链柱；11-折弯线；2-A柱；21-A柱弯折面；22-过渡线；3-外门槛；31-外门槛底面；32-外门槛侧面；4-门铰链柱加强件；41-门铰链柱加强件前挡板；42-门铰链柱加强件底部挡板；43-门铰链柱加强件前挡板翻边；431-翻边圆角；44-门铰链柱加强件侧方挡板；45-焊点；5-A柱加强件；51-A柱加强件固定面；52-A柱加强件固定面翻边；53-焊点；6-内门槛；61-内门槛折角；7-座椅横梁；8-门槛加强件；81-门槛加强件固定面；82-焊点；9-前轮；10-机舱盖边梁。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图3至图6所示，本发明一实施例一种前车身结构的结构示意图，包括：门铰链柱1、A柱2、外门槛3、门铰链柱加强件4以及A柱加强件5，所述门铰链柱1的上端与所述A柱2连接，所述门铰链柱1的下端与所述外门槛3连接，所述门铰链柱加强件4设置在所述门铰链柱1与所述外门槛3的连接处，且所述门铰链柱加强件4分别与所述门铰链柱1以及所述外门槛3固定连接，所述A柱加强件5设置在所述门铰链柱1与所述A柱2的连接处，且所述A柱加强件5分别与所述门铰链柱1以及所述A柱2固定连接。
具体来说，如图16至图17所示，当发生小偏置碰撞时，偏置碰撞中，壁障通过前轮9挤压车体，冲击力为F，轮胎与车体之间的相对速度为V，有方向性。由于布置上前轮9与车体的Y向偏移，前轮9挤压车体时存在较小的偏转角α，车体X向分力Fx明显大于Y向分力Fy，因此结构上优先保证X向的耐力，结合对Y向结构做抗弯设计。
同时小偏置碰撞时，前轮9会与车体发生Z向偏移，前轮9的轮胎挤压车体时存在向上的偏转角β。其中，A柱2、门铰链柱1与外门槛3组成的抗冲击结构属于简支梁结构，结构受力条件下的简图变形模式可参考图18。
当发生小偏置碰撞时，由于机舱盖边梁10与门铰链柱1的上端连接，向门铰链柱1施加力F1，而前轮9施加力F2，因此A柱2、门铰链柱1与外门槛3组成的抗冲击结构受到力F1和力F2的作用，将会在支撑点1301、1302、1303、1304产生变形。通过简支梁力学模型，确认主要受力路径为立柱上端及门槛，结构两端的支撑点1302、1303的变形量对整体结果影响最大，属于关键结构点。通过增强两处的反力特性，将耗散冲击能量。因此，本实施例在门铰链柱1与外门槛3的连接处设置门铰链柱加强件4，在门铰链柱1与A柱2的连接处设置A柱加强件5。通过增加加强件，控制立柱的变形挠度，降低侵入量，提升小偏置碰撞的抗冲击能力。
本发明只在关键位置进行结构增强，在实现整体强度的提升的同时，减少结构冗余。
如图5至图15所示，一种前车身结构，包括：门铰链柱1、A柱2、外门槛3、门铰链柱加强件4以及A柱加强件5，所述门铰链柱1的上端与所述A柱2连接，所述门铰链柱1的下端与所述外门槛3连接，所述门铰链柱加强件4设置在所述门铰链柱1与所述外门槛3的连接处，且所述门铰链柱加强件4分别与所述门铰链柱1以及所述外门槛3固定连接，所述A柱加强件5设置在所述门铰链柱1与所述A柱2的连接处，且所述A柱加强件5分别与所述门铰链柱1以及所述A柱2固定连接；
所述门铰链柱加强件4包括门铰链柱加强件前挡板41，所述门铰链柱加强件前挡板41上端部与所述门铰链柱1固定连接，下端部向所述外门槛3的外门槛底面31弯折形成门铰链柱加强件底部挡板42，所述门铰链柱加强件底部挡板42与所述外门槛底面31固定连接，所述门铰链柱加强件前挡板41上端部朝向所述外门槛3的外门槛侧面32弯折形成门铰链柱加强件前挡板翻边43；
所述A柱加强件5的上端向上延伸越过所述A柱2的过渡线22，并与所述A柱2固定连接，所述A柱加强件5的下端向下延伸越过所述门铰链柱1的折弯线11并与所述门铰链柱1固定连接，所述A柱加强件5的上端紧贴所述A柱2的A柱弯折面21形成多个弯折的A柱加强件固定面51，每一A柱加强件固定面51与一所述A柱弯折面21焊接固定，至少一所述A柱加强件固定面51的边缘设置有A柱加强件固定面翻边52；
还包括与所述外门槛3连接的内门槛6以及与所述内门槛6垂直连接的座椅横梁7，所述内门槛6上沿所述内门槛6的延伸方向从前轮向后固定连接有门槛加强件8，且所述门槛加强件8越过所述座椅横梁7与所述内门槛6的连接处，所述门槛加强件8紧贴所述内门槛6的内门槛折角61形成两个弯折的门槛加强件固定面81，每一门槛加强件固定面81所述内门槛折角61的一个面焊接固定。
在其中一实施例中，所述门铰链柱加强件底部挡板42朝向所述外门槛侧面32弯折形成门铰链柱加强件侧方挡板44，所述门铰链柱加强件侧方挡板44与所述门铰链柱加强件前挡板翻边43连接；
所述门铰链柱加强件底部挡板42的宽度大于等于所述外门槛底面31的宽度，所述门铰链柱加强件侧方挡板44的高度大于等于所述外门槛侧面32的高度，所述门铰链柱加强件前挡板41通过至少两排连接点与所述门铰链柱1连接，所述门铰链柱加强件底部挡板42通过至少两排连接点与所述外门槛底面31焊接，所述门铰链柱加强件侧方挡板44通过至少两排连接点与所述外门槛侧面32连接。
具体来说，本实施例根据基础力学理论，设定结构变形模式，确认关键传力路径，针对性结构设计与加强，包含以下设计要点：
1.门槛与前立柱连接加强；
2.立柱抗弯增强；
3.门槛结构加强。
因此，本实施例中，在门铰链柱1上下端通过门铰链柱加强件4和A柱加强件5作为加强件，连接A柱2与外门槛3，共同形成抵抗冲击的前方结构。同时，外门槛3与内门槛6连接形成门槛，并与门铰链柱1连接，在内门槛6上设置门槛加强件8，以进一步抵抗冲击。
当车辆接触壁障后，轮胎挤压门槛前端，门槛加强件8抵抗冲击，门槛X向局部溃缩，吸收部分冲击能量。
门槛局部溃缩减轻了对加强件的冲击，保证了连接不失效，同时改变轮胎运动方向，轮胎实现向上运动冲击门铰链柱1下侧，门铰链柱1溃缩吸收能量，同时发生X向变形。
在A柱2、门铰链柱1、外门槛3、内门槛6组成的一体加强系统中，门铰链柱1发生X向变形时，下端受到门铰链柱加强件4抑制，上端受到A柱加强件5抑制，变形减小。前方冲击力受到A柱2、门铰链柱1、外门槛3、内门槛6组成乘客舱前端结构抵抗产生巨大反力，在此反力作用下车辆侧滑远离壁障。
乘客舱通过部分溃缩缓解冲击，并在有限空间将正向冲击能量转化为侧向移动能量，减小冲击，提高抗冲击效果。
具体来说：
为了保证整体承受冲击，门铰链柱加强件4和A柱加强件5将A柱2、门铰链柱1和外门槛3连接为一个整体，吸能能量并控制变形量。
其中，如图5和图7所示，为了保证门铰链柱1下端不后退，门铰链柱1下端与外门槛3之间设置了门铰链柱加强件4。如图8和图9所示，空间无法满足时，采用最小连接方式。最小连接方式中，门铰链柱加强件4包括门铰链柱加强件前挡板41，门铰链柱加强件前挡板41上端部与门铰链柱1固定连接，下端部向外门槛3的外门槛底面31弯折形成门铰链柱加强件底部挡板42，门铰链柱加强件底部挡板42与外门槛底面31固定连接。图8和图9中，L表示长度，N表示加强件与本体的连接点个数，t为板厚。
优选地，外门槛3和内门槛6连接形成门槛。门铰链柱加强件4加强件覆盖外门槛3和内门槛6形成的门槛前端，因此，从冲击方向连接门铰链柱1、外门槛3以及内门槛6，保证门铰链柱1下端结构的连续。
当空间可以满足时，如图5、图7至图9所示，门铰链柱加强件前挡板41上端部朝向外门槛3的外门槛侧面32弯折形成门铰链柱加强件前挡板翻边43。由于外门槛3有弯折特征，例如外门槛3的楞线，因此，门铰链柱加强件前挡板翻边43紧贴外门槛3的弯折特征，形成门铰链柱加强件前挡板翻边43的弯曲特征。优选地，门铰链柱加强件前挡板翻边43的弯曲特征的圆角半径R>＝5mm。零件设计翻边时，翻边的高度与板厚存在关系，优选地，门铰链柱加强件前挡板翻边43在越过圆角之后的直线长度L在2倍板厚t以上时，即L≥2t，使得整体结构更为稳定。
门铰链柱加强件底部挡板42朝向外门槛侧面32弯折形成门铰链柱加强件侧方挡板44，门铰链柱加强件侧方挡板44与门铰链柱加强件前挡板翻边43连接。
当空间可以满足时，优选地，如图10和图11所示，门铰链柱加强件底部挡板42的宽度大于等于外门槛底面31的宽度，门铰链柱加强件侧方挡板44向上延伸，使得门铰链柱加强件侧方挡板44的高度大于等于外门槛侧面32的高度。其中，图10中，L表示长度，N表示加强件与本体的连接点个数。
为保证连接强度，门铰链柱加强件4两端设定了双排连接。连接点可以为焊点45，或者等效的螺钉连接点。门铰链柱加强件前挡板41通过至少两排焊点45或等效螺钉与门铰链柱1焊接或螺钉连接，门铰链柱加强件底部挡板42通过至少两排焊点45或等效螺钉与外门槛底面31焊接或螺钉连接，门铰链柱加强件侧方挡板44通过至少两排焊点45或等效螺钉与外门槛侧面32焊接或螺钉连接。
优选地，本实施例的门铰链柱加强件4的设置如下：
1.至少设置2排焊点，尺寸不小于50mm(或等效螺钉连接)；
2.至少前方连接时，材料超过圆角至少2倍板厚t；
3.结构允许时增加侧方连接，要求2排且不少于50mm长度；
4.结构允许时，侧面应全部贴合增加连接点数，覆盖外门槛结构面；
5.结构允许时，侧面的门铰链柱加强件侧方挡板44在高度方向全覆盖连接；
6.材料强度不应低于连接件材料，门铰链柱1与外门槛3；
7.选材标准条件：板厚优于强度。
为保证门铰链柱1上端不后退，如图6所示，门铰链柱1上端与A柱2设置了A柱加强件5。为保证连接强度，A柱加强件5两端设定了双排连接点，并优先保证前方立面的连接。连接点为用于焊接的焊点53或者用于螺钉连接的等效螺钉连接点。图6中，L表示延伸长度，N表示加强件与本体的连接点个数。
为了保证上端结构的连续，A柱加强件5的上端向上延伸越过门铰链柱1与A柱2的过渡线22，并与A柱2固定连接，A柱加强件5的下端向下延伸越过门铰链柱1的折弯线11并与门铰链柱1固定连接。从而使得A柱加强件5覆盖了结构分界线，即过渡线22。
其中，当A柱结构不是采用一个零件完成，而是采用两个零件进行拼接时，拼接结构的中间线称为过渡线。另外，门铰链柱1为直立结构，A柱2为后倾角结构，结构交叉形成空间交点，交点所在水平线定义为折弯线11，实验表明，此处在碰撞中极易折弯。
如图13所示，为保证足够的抗弯性能，A柱加强件5端部做二阶折弯，形成两个A柱加强件固定面51以及至少一个A柱加强件固定面翻边52。如图12所示，在空间不满足时，单侧最少做做一阶折弯，形成两个A柱加强件固定面51。其中，图12中，L表示零件翻边后，除去圆角后直线部分的长度,n表示加强件与本体的连接面个数，每个平面为一个连接面，图示为两个平面，n＝2。
另外，在封闭结构发生折弯时，存在一个中间截面不会被拉伸或压缩，称为零截面，相对应的在零截面的一边，所有结构被拉伸，零截面的另一边所有结构被压缩；
如图13所示，本实施例设计中将更多材料集中在抵抗压缩一侧可以更高效抵抗折弯，这种设计将使零截面向被压缩侧移动，如图13所示的结构中被压缩侧位于下侧，所以称为零截面下移。
优选地，本实施例的A柱加强件5的设置如下：
1.A柱加强件5上端横跨过渡线22，单侧长度不小于50mm，焊点不少于2排；
2.A柱加强件5下端位置越过折弯线11；
3.A柱加强件5结构贴合面至少一个折弯点，至少通过两面A柱加强件固定面51固定连接；
4.衍生结构阶数超过3阶，设置A柱加强件固定面翻边52，保证折弯点位于零截面的下侧。
如图14和图15所示，为了控制门槛X向溃缩量，内门槛6增加了门槛加强件8。为了控制门槛Y向折弯，门槛加强件8越过座椅横梁7与内门槛6的连接处，从而在X向覆盖了横向支撑结构，保证抗弯稳定。优选地，X方向超出座椅横梁7与内门槛6连接形成的侧向支撑结构至少50mm，布置2排焊点82(或螺钉类等效连接)。其中，图14中，L表示长度。
在其中一个实施例中，所述门槛加强件8为两个，一门槛加强件8紧贴所述内门槛6的上方内门槛折角，另一门槛加强件8紧贴所述内门槛6的下方内门槛折角61。
为了实现轻量化，门槛加强件8仅布置在楞线位置。如图19所示，本实施例采用的门槛加强件8在Z向无结构缺陷，保证耐力。
图19为评价零件吸收冲击能量的能力时，所采用的轴向耐力示意图，零件耐力在不同截面位置不同，X轴表征了截面的位置，Y周为对应的耐力，零件耐力表现为一条曲线，曲线优劣无法直接对比，取其平均线进行对比。对于图19所示的两种不同结构，对应的耐力曲线差异较大，但是平均线几乎一致，根据能量计算公式E＝FxS，其中，E为能量，F为平均耐力，S为溃缩量。当平均耐力一样时，同样的变形吸收同样的能量，认为结构吸收能量的能力等同。
在平均耐力一致的情况下，零件1901和零件1902相比，由于零件1901采用的结构相比其他结构，将材料布置在有效的位置，去除了立面上存在结构缺陷的材料，从而用较少的材料实现了同等的平均耐力。本实施例优选采用结构1901。
本实施例的车身结构简单、质量小(同级重量低20％)、成本低(同级价格低50％)在小偏置评价中车身结构评价可达最高等级(Good)。
如图20所示，本发明一种如前所述的前车身结构的优化方法的工作流程图，包括：
步骤S2001，建立所述前车身结构的模型；
步骤S2002，获得每个入力大小；
步骤S2003，确定多个入力在所述力学模型中多个位置点的挠度；
步骤S2004，设定多个位置点之间的约束关系；
步骤S2005，基于每个位置点的挠度及所述约束关系，对所述模型进行优化。
具体来说，对模型进行优化，取得最小挠度所处的位置及冲击力大小，进而对结构进行设计指导，当不满足约束条件时，则更改模型中各元件的材料、形状、加强件的位置，然后重新计算是否满足约束条件，直到得到满足约束条件的优化模型。
本实施例通过对前车身结构进行优化，在实现整体强度的提升的同时，减少结构冗余。
在其中一个实施例中：
所述确定多个入力在所述力学模型中多个位置点的挠度，具体包括：
对于第i个位置点Si，计算第i个位置点Si的挠度
其中Lj(Si)为第j个入力Fj在位置点Si的挠度，Nf为入力的总数量；
所述设定多个位置点之间的约束关系，具体包括：
设定第i个位置点Si的挠度L(Si)小于第i+1个位置点Si+1的挠度L(Si+1)，其中第i个位置点Si位于第i+1个位置点Si+1的上方。
对于小偏置碰撞的分析，可以将乘客舱前部结构模型化为简支梁，通过力学分析对门铰链柱1及两端连接进行优化，形成上中下一体的耐撞结构，高效提升防碰撞效果。
具体来说，将门铰链柱1设定为梁，A柱2和外门槛3为端部支撑结构，整体形成如图18所示的简支梁力学模型，将机舱盖边梁10和前轮9冲击位置作为入力点，通过解析或实验取得各入力大小F1、F2；
1.各位置点的挠度计算
入力F1在位置点S1处产生的挠度为L1(S1)，他们之间存在关系用函数表示为f(F1,s1)。
同理入力F2在位置点S1处产生的挠度为L2(S1)，他们之间存在关系用函数表示为f(F2,S1)。
综上，第j个入力Fj在位置点Si的挠度Lj(Si)＝f(Fj,Si)，第j个入力Fj在位置点Si的挠度可以通过解析或实验取得。
各入力对同一位置点Si产生的挠度之和，为点Si的总挠度，表示为
至此，位置点Si的挠度计算完毕，展开下一个位置点的挠度计算，直到完成所有位置点的挠度。
2.设定各点挠度之间的约束关系
设定第i个位置点S i的挠度L(Si)小于第i+1个位置点Si+1的挠度L(Si+1)，其中第i个位置点Si位于第i+1个位置点Si+1的上方。
可以在门铰链柱1上预先选择多个位置点，所选择的第i个位置点Si位于第i+1个位置点Si+1的上方。作为一个例子，门铰链柱1上各位置点之间的位置关系，约束了前轮9的冲击位置不能位于机舱盖边梁10上方，同样机舱盖边梁10不能位于前轮9冲击点下方，因为这在实际中无法设计，只在理论上存在最优解的可能。
L(Si)<L(Si+1)----表示下方冲击点的挠度要大于上方冲击点，逻辑是充分利用评价规则的要求即下方变形在一定程度上大于上方时，评价结果是一样的。
3.有了上面所述的L(Si)、Si，Fj之间的函数关系及约束条件，就可以利用计算机或者简化模型，对函数进行优化，取得最小挠度所处的位置及冲击力大小，进而对结构进行设计指导，当不满足约束条件时，则更改模型中各元件的材料、形状、加强件的位置，然后重新计算是否满足约束条件，直到得到满足约束条件的优化模型。
对于得到的优化模型，根据各点挠度计算截面弯矩，作为开发目标进行结构设计。根据数学模型计算端部连接处强度，作为开发目标进行连接结构设计。根据数学模型计算门槛耐力及弯矩，作为开发目标对结构进行设计。最后通过解析软件校核各点挠度，弯矩，端部连接强度。
其中，入力点数目取决于机舱边盖梁与门铰链柱的连接形式，入力点位置区间取决于结构布置和车辆布置，
当边盖梁与门铰链柱通过一根梁连接时，入力点集中，是1个点，通过2个以上梁连接时，入力点个数根据梁的数目而定，通常不会超过2个。
关于入力点范围。机舱盖边梁10与门铰链柱1连接梁，由于受到上部机舱盖和下部前轮9的限制，只能布置在局部空间。轮胎入力点的范围取决于轮胎与门槛之间碰撞过程中的位置关系，门槛发生局部溃缩时，冲击位置Z向更低为下限，不溃缩时，轮胎越过门槛上方，冲击位置为冲击点上限。
另外，在门槛不溃缩时，如果加强件破断，则校核加强件强度；门槛溃缩时，加强件连接点(焊点等)撕裂，则校核连接点强度。门槛校核时，除了进行轴向耐力设计，还应进行横向抗弯设计，抗弯设计选用的悬臂梁，其固定端为第一侧向支撑点，为地板第二横向梁前端点。
最后，门铰链柱截面弯矩和挠度，门铰链柱两端连接强度，门槛耐力及弯矩等的设计值应设定一定的安全系数，系数应不小于1.2。
如图21所示为本发明一种电子设备的硬件结构示意图，包括：
至少一个处理器2101；以及，
与至少一个所述处理器2101通信连接的存储器2102；其中，
所述存储器2102存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行如前所述的前车身结构的优化方法。
图21中以一个处理器2101为例。
电子设备还可以包括：输入装置2103和显示装置2104。
处理器2101、存储器2102、输入装置2103及显示装置2104可以通过总线或者其他方式连接，图中以通过总线连接为例。
存储器2102作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的前车身结构的优化方法对应的程序指令/模块，例如，图20所示的方法流程。处理器2101通过运行存储在存储器2102中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的前车身结构的优化方法。
存储器2102可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据前车身结构的优化方法的使用所创建的数据等。此外，存储器2102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器2102可选包括相对于处理器2101远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行前车身结构的优化方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置2103可接收输入的用户点击，以及产生与前车身结构的优化方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。显示装置2104可包括显示屏等显示设备。
在所述一个或者多个模块存储在所述存储器2102中，当被所述一个或者多个处理器2101运行时，执行上述任意方法实施例中的前车身结构的优化方法。
本实施例通过对前车身结构进行优化，在实现整体强度的提升的同时，减少结构冗余。
本发明一实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的前车身结构的优化方法的所有步骤。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (14)
1.一种前车身结构，其特征在于，包括：门铰链柱(1)、A柱(2)、外门槛(3)、门铰链柱加强件(4)以及A柱加强件(5)，所述门铰链柱(1)的上端与所述A柱(2)连接，所述门铰链柱(1)的下端与所述外门槛(3)连接，所述门铰链柱加强件(4)设置在所述门铰链柱(1)与所述外门槛(3)的连接处，且所述门铰链柱加强件(4)分别与所述门铰链柱(1)以及所述外门槛(3)固定连接，所述A柱加强件(5)设置在所述门铰链柱(1)与所述A柱(2)的连接处，且所述A柱加强件(5)分别与所述门铰链柱(1)以及所述A柱(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述的前车身结构，其特征在于，所述门铰链柱加强件(4)包括门铰链柱加强件前挡板(41)，所述门铰链柱加强件前挡板(41)上端部与所述门铰链柱(1)固定连接，下端部向所述外门槛(3)的外门槛底面(31)弯折形成门铰链柱加强件底部挡板(42)，所述门铰链柱加强件底部挡板(42)与所述外门槛底面(31)固定连接。
3.根据权利要求2所述的前车身结构，其特征在于，所述门铰链柱加强件前挡板(41)上端部朝向所述外门槛(3)的外门槛侧面(32)弯折形成门铰链柱加强件前挡板翻边(43)。
4.根据权利要求3所述的前车身结构，其特征在于，所述门铰链柱加强件底部挡板(42)朝向所述外门槛侧面(32)弯折形成门铰链柱加强件侧方挡板(44)，所述门铰链柱加强件侧方挡板(44)与所述门铰链柱加强件前挡板翻边(43)连接。
5.根据权利要求4所述的前车身结构，其特征在于，所述门铰链柱加强件底部挡板(42)的宽度大于等于所述外门槛底面(31)的宽度，所述门铰链柱加强件侧方挡板(44)的高度大于等于所述外门槛侧面(32)的高度，所述门铰链柱加强件前挡板(41)通过至少两排连接点与所述门铰链柱(1)连接，所述门铰链柱加强件底部挡板(42)通过至少两排连接点与所述外门槛底面(31)连接，所述门铰链柱加强件侧方挡板(44)通过至少两排连接点与所述外门槛侧面(32)焊接。
6.根据权利要求1所述的前车身结构，其特征在于，所述A柱加强件(5)的上端向上延伸越过所述A柱(2)的过渡线(22)，并与所述A柱(2)固定连接，所述A柱加强件(5)的下端向下延伸越过所述门铰链柱(1)的折弯线(11)并与所述门铰链柱(1)固定连接。
7.根据权利要求6所述的前车身结构，其特征在于，所述A柱加强件(5)的上端紧贴所述A柱(2)的A柱弯折面(21)形成多个弯折的A柱加强件固定面(51)，每一A柱加强件固定面(51)与一所述A柱弯折面(21)焊接固定。
8.根据权利要求7所述的前车身结构，其特征在于，至少一所述A柱加强件固定面(51)的边缘设置有A柱加强件固定面翻边(52)。
9.根据权利要求1所述的前车身结构，其特征在于，还包括与所述外门槛(3)连接的内门槛(6)以及与所述内门槛(6)垂直连接的座椅横梁(7)，所述内门槛(6)上沿所述内门槛(6)的延伸方向从前轮向后固定连接有门槛加强件(8)，且所述门槛加强件(8)越过所述座椅横梁(7)与所述内门槛(6)的连接处。
10.根据权利要求9所述的前车身结构，其特征在于，所述门槛加强件(8)紧贴所述内门槛(6)的内门槛折角(61)形成两个弯折的门槛加强件固定面(81)，每一门槛加强件固定面(81)所述内门槛折角(61)的一个面焊接固定。
11.一种如权利要求1至10任一项所述的前车身结构的优化方法，其特征在于，包括：
建立所述前车身结构的模型；
获得每个入力大小；
确定多个入力在所述力学模型中多个位置点的挠度；
设定多个位置点之间的约束关系；
基于每个位置点的挠度及所述约束关系，对所述模型进行优化。
12.根据权利要求11所述的前车身结构的优化方法，其特征在于：
所述确定多个入力在所述力学模型中多个位置点的挠度，具体包括：
对于第i个位置点Si，计算第i个位置点Si的挠度
其中Lj(Si)为第j个入力Fj在位置点Si的挠度，Nf为入力的总数量；
所述设定多个位置点之间的约束关系，具体包括：
设定第i个位置点Si的挠度L(Si)小于第i+1个位置点Si+1的挠度L(Si+1)，其中第i个位置点Si位于第i+1个位置点Si+1的上方。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行如权利要求11至12任一项所述的前车身结构的优化方法。
14.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如权利要求11至12任一项所述的前车身结构的优化方法的所有步骤。
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