CN116776690A - 起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质 - Google Patents
起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116776690A CN116776690A CN202310762147.3A CN202310762147A CN116776690A CN 116776690 A CN116776690 A CN 116776690A CN 202310762147 A CN202310762147 A CN 202310762147A CN 116776690 A CN116776690 A CN 116776690A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reinforcement
- thickness
- rib
- design
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 163
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 155
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 108
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 35
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 31
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 27
- 210000003195 fascia Anatomy 0.000 claims description 26
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 claims description 15
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000004613 tight binding model Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000013400 design of experiment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本公开涉及一种起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质，该起筋方法包括：获取目标件的起筋基面和起筋位置；基于所述起筋基面和起筋位置构建预定厚度的起筋有限元模型；利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理；基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度；其中，优化目标包括起筋厚度的重量最小。该起筋方法考虑了工况模型和重量最小的优化目标，能够优化得到最优厚度的，同时，该方法还通过自适应等效厚度计算公式将起筋有限元模型的各筋面进行厚度等效处理，还能够提高优化过程的优化效率。
Description
技术领域
本公开涉及结构优化设计领域，具体地，涉及一种起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质。
背景技术
纯电动汽车相比于传统内燃机其动力更充沛线性，使得加速、制动、转向更为迅敏，对车身的零部件刚度提出了更高的要求。因此，车身零部件的结构设计显得尤为重要。
对于较大跨度的结构件来说，通常会通过起筋设计提高其强度和刚度，相关技术中，不同筋面的厚度结构通常是采用相同设计，如果能够进一步优化不必要的筋面厚度，将有利于车身轻量化要求。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质。
为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种起筋方法，所述方法包括：
获取目标件的起筋基面和起筋位置；
基于所述起筋基面和起筋位置构建预定厚度的起筋有限元模型；
利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理；
基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度；其中，优化目标包括起筋厚度的重量最小。
可选地，所述获取目标件的起筋基面和起筋位置，包括：
对目标件拓扑优化以获得第一传力路径；
根据第一传力路径的侧面边界构建第一拓扑域；
根据第一拓扑域的预设平面的梯度确定起筋基面；其中，当第一拓扑域在预设平面的梯度小于预设值时，目标件的上边框、下边框或者中面形成起筋基面；当第一拓扑域在预设平面的梯度大于等于预设值时，根据第一传力路径定义起筋基面。
可选地，所述获取目标件的起筋基面和起筋位置，还包括：
根据起筋基面、预定的拔模方式对目标件拓扑优化以获得第二传力路径；其中，所述拔模方式包括单向拔模和双向拔模；
根据第二传力路径确定目标件的起筋位置。
可选地，所述利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，包括：
选取起筋有限元模型各筋面的所有单元；
通过自适应等效厚度计算公式分别计算每个筋面所有单元的平均厚度；
所述自适应等效厚度计算公式为：
其中，T(x)为自适应等效厚度；i为筋面第i个单元；
n为筋面上单元的总数量；ti(x)为第i个单元的厚度值；
或者，
所述自适应等效厚度计算公式为：
其中，T(x)为自适应等效厚度；V为筋面上单元的总体积；
A为筋面的面积。
可选地，所述利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，还包括：
在起筋有限元模型为对称结构时，将对称的两个筋面的厚度转化为一个厚度并实现厚度关联。
可选地，所述基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度，包括：
基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型和预定的工况模型构建起筋优化模型；
根据起筋优化模型构建联合仿真工作流；
基于联合仿真工作流和预定的优化目标优化起筋厚度。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种大跨度件设计方法，所述方法包括：
获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型；
基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计；
根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计，所述起筋结构设计是基于本公开第一方面提供的起筋方法得到的。
可选地，所述获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型，包括：
根据大跨度件的布置空间确定设计拓扑空间；
获取各工况对应的有限元模型；
基于设计拓扑空间和多工况对应的有限元模型确定拓扑域模型，其中，拓扑域模型包括单工况拓扑域模型和多工况拓扑域模型。
可选地，所述基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计，包括：
基于单工况拓扑域模型和预定的性能目标在设计拓扑空间内拓扑优化与每个工况对应的单工况关键传力路径；
基于多工况拓扑域模型和预定的性能目标在设计拓扑空间内拓扑优化与多个工况对应的多工况关键传力路径；
基于单工况关键传力路径和多工况关键传力路径确定所述大跨度件的初始结构设计。
可选地，所述基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计，包括：
获取第一弹性模量下大跨度件各工况的第一仿真分析结果；
获取第二弹性模量下大跨度件各工况的第二仿真分析结果；
基于第一仿真分析结果、第二仿真分析结果和经验性能目标确定预定的性能目标；
其中，第二弹性模量大于第一弹性模量；所述工况包括扭转刚度工况、侧向刚度工况、偏置碰工况、正碰工况和动刚度工况。
可选地，在所述根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计的步骤后，所述方法还包括：
对所述大跨度件的起筋结构设计进行耐久性能验证分析。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种起筋装置，所述装置包括：
第一获取模块，被配置为获取目标件的起筋基面和起筋位置；
第一构建模块，被配置为基于所述起筋基面和起筋位置构建预定厚度的起筋有限元模型；
第一处理模块，被配置为利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理；
第一优化模块，被配置为基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度；其中，优化目标包括起筋厚度的重量最小。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种大跨度件设计装置，所述装置包括：
第二获取模块，被配置为获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型；
第一确定模块，被配置为基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计；
第二确定模块，被配置为根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计，所述起筋结构设计是基于本公开第一方面提供的起筋方法得到的。
根据本公开实施例的第五方面，提供一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行本公开第一方面提供的起筋方法的步骤或执行本公开第二方面提供的大跨度件设计方法的步骤。
本公开实施例的第六方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开第一方面提供的起筋方法的步骤或执行本公开第二方面提供的大跨度件设计方法的步骤。
通过上述技术方案，基于起筋基面和起筋位置构建预定厚度且用于优化的起筋有限元模型，其中，可以利用起筋基面和起筋位置设计出初始起筋结构，并根据该初始起筋结构构建起筋有限元模型。利用自适应等效厚度计算公式将起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，最后在通过等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标实现目标件的起筋厚度的优化，即以起筋厚度的重量最小为优化目标，对初始起筋结构的厚度进行优化，得到最优的起筋厚度，该起筋方法考虑了工况模型和重量最小的优化目标，能够优化得到最优厚度的，同时，该方法还通过自适应等效厚度计算公式将起筋有限元模型的各筋面进行厚度等效处理，还能够提高优化过程的优化效率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种起筋方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种大跨度件设计方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种起筋装置的框图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种大跨度件设计装置的框图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种用于执行起筋方法或用于执行大跨度件设计方法的装置的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。
图1是根据一示例性实施例示出的一种起筋方法的流程图。如图1所示，该起筋方法包括步骤S101至步骤S104。
在步骤S101中，获取目标件的起筋基面和起筋位置。
目标件为需要起筋设计或者优化的零件，该起筋方法可以是针对已完成设计的目标件的优化，也可以是针对目标件的完成初始结构设计后的起筋设计。其中，起筋基面可以是目标件的上边框、下边框、中面和自定义面。当目标件在预设平面(例如水平面)内的梯度较小时，可以将上边框、下边框或者中面作为起筋基面；当目标件在预设平面的梯度较大时，可以采用自定义的起筋基面。
需要说明的是，目标件在预设平面(例如水平面)内的梯度可以根据其在竖直方向上最高位置与最小位置之间的距离，并参考整个目标件的形状来综合判定。
在步骤S102中，基于所述起筋基面和起筋位置构建预定厚度的起筋有限元模型。
在一些实施例中，结构工程师可以通过起筋基面和起筋位置首先进行起筋初次结构设计，CAE工程师再根据起筋初次结构设计构建预定厚度的起筋有限元模型，用于后面的起筋优化。其中，可以通过任意合适的方式进行起筋初次结构设计，例如，可以直接以起筋基面为起点，沿起筋位置设计出起筋，也可以通过拓扑优化设计起筋初次结构设计。
在步骤S103中，利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理。
起筋优化是通过有限元软件在完成的，因此，考虑到起筋有限元模型中各筋面中每个单元的体积不同，无法直接进行参数化定义，因此，通过将各筋面所有单元的厚度转化为自适应等效厚度，以实现筋面厚度可以直接参数化定义，且能够提高优化模拟的效率，方便计算。
在步骤S104中，基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度；其中，优化目标包括起筋厚度的重量最小。
工况模型可以是单工况模型，也可以包含多个工况参数的多工况模型。将步骤S103中通过等效处理的起筋有限元模型的起筋厚度作为设计变化，
根据工艺成型要求定义设计变量取值范围，例如，厚度梯度为0.1mm进行离散取值；约束条件：满足多种工况性能目标；优化目标：作为设计变量的起筋重量最小。
优化设计变量只有厚度变量，选择自适应DOE方法进行迭代优化，可以限定优化样本数量，例如优化样本数量为80，基于真实模型进行优化迭代，得到的优化方案及仿真结果均为准确数据。
通过上述技术方案，基于起筋基面和起筋位置构建预定厚度且用于优化的起筋有限元模型，其中，可以利用起筋基面和起筋位置设计出初始起筋结构，并根据该初始起筋结构构建起筋有限元模型。利用自适应等效厚度计算公式将起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，最后在通过等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标实现目标件的起筋厚度的优化，即以起筋厚度的重量最小为优化目标，对初始起筋结构的厚度进行优化，得到最优的起筋厚度，该起筋方法考虑了工况模型和重量最小的优化目标，能够优化得到最优厚度的，同时，该方法还通过自适应等效厚度计算公式将起筋有限元模型的各筋面进行厚度等效处理，还能够提高优化过程的优化效率。
在又一实施例中，所述获取目标件的起筋基面和起筋位置，包括：
对目标件拓扑优化以获得第一传力路径。
根据第一传力路径的侧面边界构建第一拓扑域。
根据第一拓扑域的预设平面的梯度确定起筋基面；其中，当第一拓扑域在预设平面的梯度小于预设值时，目标件的上边框、下边框或者中面形成起筋基面；当第一拓扑域在预设平面的梯度大于等于预设值时，根据第一传力路径定义起筋基面。
以某一目标件在完成初始结构设计后的起筋为例，可以将拓扑优化后的第一传力路径的侧面边界作为非设计区域，内部区域作为新的拓扑域，
若拓扑域在Z方向(其中，X、Y、Z三个方向相互垂直，以XY平面为参考)的梯度不大，则根据拓扑结果将顶吧架构的上边框、下边框或者中面取为起筋的基面；若拓扑域在Z方向的梯度较大，为规避布置的传力路径不连贯或呈拱形，则根据次拓扑结果选择起主要作用的路径作为起筋基面，将不同部位起筋连贯起来形成满足铸造工艺需求，保证在大梯度设计空间内整车结构传力连贯性。其中，XY平面可以是水平面，Z方向为竖直方向。
在上次拓扑优化的基础上，再次进行拓扑优化，其中，新的拓扑域的材料弹性模量取实际材料弹性模量，然后进行多工况拓扑模型的拓扑优化。优化约束：满足多工况约束；优化目标：体积分数最小。重复上述步骤确定起筋基面。
在又一实施例中，所述获取目标件的起筋基面和起筋位置，还包括：
根据起筋基面、预定的拔模方式对目标件拓扑优化以获得第二传力路径；其中，所述拔模方式包括单向拔模和双向拔模。
根据第二传力路径确定目标件的起筋位置。
其中，起筋基面可以是目标件的上边框、下边框、中面和根据传力路径自定义起筋基面，当为上边框或者上边框时，则起筋方式可以采用单向拔模；若起筋基面不在上边框或者下边框，则设定起筋方式为双向拔模。另外，拓扑优化的优化约束为：满足多工况约束；优化目标：体积分数最小。通过拓扑优化得到第二传力路径，根据第二传力路径以确定起筋位置。结构工程师通过起筋位置可以设计出起筋结构，此时，起筋的厚度是初始的预定厚度，实际的厚度还需要进一步优化。
在又一实施例中，所述利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，包括：
选取起筋有限元模型各筋面的所有单元；
通过自适应等效厚度计算公式分别计算每个筋面所有单元的平均厚度；
所述自适应等效厚度计算公式为：
其中，T(x)为自适应等效厚度；i为筋面第i个单元；
n为筋面上单元的总数量；ti(x)为第i个单元的厚度值；
在又一实施例中，所述利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，还包括：
在起筋有限元模型为对称结构时，将对称的两个筋面的厚度转化为一个厚度并实现厚度关联。
目标件的加强筋较多，而且每个筋均为拔模产生，拔模斜度要求导致筋根部较厚，拔出自由端较薄，由于筋的变厚度特征使得无法直接对筋的厚度参数优化。由于每个筋面的拔模角度是确定的，筋面的厚度梯度变化是连续且均匀的，在起筋结构相对接近矩形的情况下，重量层面平均厚度与变厚度基本一致，性能层面平均厚度的起筋接近(平均厚度起筋略强)。本公开提出一种用自适应等效厚度替代变厚度对筋面进行快速参数化的策略。具体如下：
1)基于有限元模型选取筋面上的任意一个单元，通过byface的方式选择此筋面的所有单元，则所有单元的厚度均值定义为此筋面的平均厚度，自适应等效厚度计算公式为：
其中，T(x)为自适应等效厚度；i为筋面第i个单元；
n为筋面上单元的总数量；ti(x)为第i个单元的厚度值；
2)每个筋面单独建立对应的厚度；
3)将需要进行厚度参数化的所有起筋单独显示，将上述公式通过二次开发程序对显示的筋面批量进行厚度近似等效；
4)目标件(例如顶吧)的结构整体呈现对称设计，将对称的起筋面对应的厚度转化为一个厚度，实现厚度关联。
通过以上四步完成筋面厚度等效，此时筋面厚度可以直接参数化定义，将等效的目标件的模型更新到上述多种工况的完整有限元模型中。
在另一些实施例中，所述自适应等效厚度计算公式为：
其中，T(x)为自适应等效厚度；V为筋面上单元的总体积；
A为筋面的面积。
每个筋均为拔模产生，由于拔模斜度要求导致筋面根部较厚，筋面拔出端较薄，由于筋的变厚度特征使得无法直接对筋的厚度直接进行参数优化。但每个筋面的拔模角度是确定的，筋面的厚度梯度变化是连续且均匀的，在起筋结构相对规则的情况下，筋面的等效厚度与变厚度性能基本一致。本公开还提出一种用筋面自动参数化替代变厚度的策略方法。具体如下：
1)基于有限元模型选取筋面上的任意一个单元，通过byface的方式选择此筋面的所有单元，提取筋面所有单元的体积和面积，则筋面等效厚度由此筋面的体积(Volume，用V表示)和面积(Area，用A表示)决定，等效厚度计算公式为：
2)每个筋面单独建立对应的厚度(属性和零件组)，属性信息中材料参数与原模型保持一致，厚度自动更新为等效厚度；
3)将需要进行厚度参数化的所有起筋单独显示，将上述公式通过二次开发程序对显示的筋面批量按次序进行厚度精准等效；
4)目标件(例如顶吧)的结构整体呈现对称设计，将对称的筋面对应的两个厚度转化为一个厚度，自动实现厚度关联。
通过上述公式以及以上四步完成筋面厚度自动参数化，此时筋面厚度作为一个独立变量，可以直接参与设计优化。
在又一实施例中，所述基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度，包括：
基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型和预定的工况模型构建起筋优化模型；
根据起筋优化模型构建联合仿真工作流；
基于联合仿真工作流和预定的优化目标优化起筋厚度。
基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度，是通过多学科集成及起筋厚度优化匹配得以实现的。
对上述多种工况及更新后的完整有限元模型，即基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型和预定的工况模型构建起筋优化模型，进行多学科集成及优化。搭建多种工况的联合仿真工作流，基于搭建的集成工作流进行仿真调试，进行单个样本分析计算，确保集成工作流的分析结果直接计算结果一致；再进一步进行多个样本分析计算，并确保集成工作流可以驱动设计变量自动迭代更新。
预定的优化目标可以自已定义，包括设计变化、约束条件和优化目标。例如，优化边界条件定义。设计变量：将上述筋面厚度等效处理后得到的起筋厚度作为设计变量，根据工艺成型要求定义设计变量取值范围，例如厚度梯度可以为0.1mm进行离散取值；约束条件：满足上述多种工况性能目标；优化目标：作为设计变量的起筋重量最小。需要说明的是，多种工况可以包括扭转刚度工况、侧向刚度工况、偏置碰工况、正碰工况和动刚度工况等。
优化策略，优化设计变量只有厚度变量，选择自适应DOE(adaptive design ofexperiment)方法进行迭代优化，例如，限定优化样本数为80，基于真实模型进行优化迭代，得到的优化方案及仿真结果均为准确数据。
图2是本公开示例性实施方式中提供的一种大跨度件设计方法的流程图。如图2所示，该方法包括步骤S201至步骤S203。
在步骤S201中，获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型；
在步骤S202中，基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计；
在步骤S203中，根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计，所述起筋结构设计是基于本公开提供的起筋优化方法得到的。
通过上述技术方案，通过获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型；并基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计，并根据大跨度件的初始结构设计利用上述的起筋优化方法优化大跨度件的初始结构设计，以获得大跨度件的起筋结构设计，如此，通过对大跨度件进行初始结构和起筋结构设计双正向设计，缩短大跨度件的研发周期，降低研发成本。
在一些实施例中，所述获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型，包括：
根据大跨度件的布置空间确定设计拓扑空间；
获取各工况对应的有限元模型；其中，工况包括扭转刚度工况、侧向刚度工况、偏置碰工况、正碰工况和动刚度工况。
基于设计拓扑空间和多工况对应的有限元模型确定拓扑域模型，其中，拓扑域模型包括单工况拓扑域模型和多工况拓扑域模型。
根据大跨度件的布置空间定义设计拓扑空间，根据设计部门提供的拓扑设计空间，仿真工程师转化为拓扑域，该拓扑域用于跨度支撑件的初始结构设计。
获取各工况对应的有限元模型包括建立多学科工况及模型统一化。模型统一策略：以车身弯扭刚度分析模型为基础模型，完成模型统一化，对碰撞模型适当简化等效，使得大跨度件有限元模型和后期的拓扑域被所有关注工况所共用。下面以顶吧为例对多个工况进行说明：
1.车身扭转刚度工况
边界约束条件：基于白车身模型，左后减震器接附点约束自由度1、自由度2和自由度3，右后减震器接附点约束自由度3，前碰撞横梁中部约束自由度2和自由度3，其中，自由度1、自由度2、自由度3对应X、Y、Z方向的平动位移自由度。X表示车辆的前后方向、Y表示车辆的左右方向、Z表示车辆的高度方向。
边界加载条件：在前端左右减震塔中心加载一对力偶。
测量点：依据加载点，取与加载点同样X坐标的机舱边梁外侧点。
性能目标确定：根据车型性能分解和及对标数据确立的车身扭转刚度性能目标值。
2.前端侧向刚度工况
边界约束条件：对车身扭转刚度模型施加惯性释放约束。
边界加载条件：沿整车Y向(车辆的左右方向或者宽度方向)，加载1000N的力。
测量点：与加载点一致，测量加载点相对位移disp，则侧向刚度KL＝1000/disp
性能目标：根据车型性能分解和及对标数据确立的前端刚度性能目标值。
3.偏置碰工况
1)模型碰撞简化处理，基于弯扭刚度模型完成关键子系统的配重，包括动力系统、底盘系统、闭合件系统、座椅系统、转向系统等。
2)根据偏置碰发生过程，观测并提取与塔包区域发生碰撞接触时的截面力，偏置碰截面力存在沿整车X(前后方向)和Y向(左右方向)的分力，提取同一时刻X、Y分力，并进行力的合成，形成合成截面力。在塔包外侧区域建立局部坐标系，局部坐标系Y向沿合成截面力方向。加载定义：根据合成截面力最大值对应时刻，偏置碰发生接触的位置作为加载点的位置，接触区域定于均布加载。偏置碰工况选择顶吧结构应变能作为性能目标。
4.正碰工况
1)模型碰撞简化处理，基于弯扭刚度模型完成关键子系统的配重，包括动力系统、底盘系统、闭合件系统、座椅系统、转向系统等。
2)根据正碰发生过程，观测并提取与塔包区域发生碰撞接触时的截面力，正碰截面力存在沿整车X(前后方向)截面力。在塔包外侧区域建立局部坐标系。加载定义：根据截面力最大值对应时刻，正碰发生接触的位置作为加载点的位置，接触区域定于均布加载。正碰工况选择顶吧结构应变能作为性能目标。
5.压缩机支架动刚度分析工况
常规动刚度分析工况,基于TB(Trimmed Body内饰车身)模型进行压缩机支架动刚度分析，TB模型建模也是基于弯扭刚度白车身模型演化而来，在原有模型基础上增加了螺栓连接件、内外饰件等信息(配重)。取动刚度在关注频带最小值为优化对象。
根据上述的定义，顶吧总成有限元模型及拓扑域均被所有关注工况所共用。顶吧拓扑域建模共涉及3个模型，包括弯扭、侧向刚度采用的白车身有限元模型，偏置碰采用的简化偏置碰有限元模型，动刚度采用的TB模型。
拓扑域与车身部分搭接边界模拟处理如下：拓扑域与塔包的连接，采用螺栓连接，连接点与初始设计一致；拓扑域与流水槽及前壁板采用“面域-面域”的rbe3连接，以模拟和等效拓扑域与车身的螺栓搭接，通过“面域-面域”等效连接，可以通过优化方法识别出螺栓点最有设计位置。拓扑域材料弹性模量取实际材料弹性模量的0.8倍。
在一些实施例中，所述基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计，包括：
获取第一弹性模量下大跨度件各工况的第一仿真分析结果。
获取第二弹性模量下大跨度件各工况的第二仿真分析结果。
基于第一仿真分析结果、第二仿真分析结果和经验性能目标确定预定的性能目标；其中，第二弹性模量大于第一弹性模量，其中第一弹性模量E1对应初始设计，第二弹性模量E2对应加强设计；所述工况包括扭转刚度工况、侧向刚度工况、偏置碰工况、正碰工况和动刚度工况。
其中，预定的性能目标可以通过上述步骤获得，其中，在多工况的拓扑域模型中，预设拓扑域模型的材料可以采用第一弹性模量E1或第二弹性模量E2，获取多工况拓扑域模型在第一弹性模量E1或第二弹性模量E2条件下的有限元模型数据，并进行对应工况的第一仿真分析和第二仿真分析，通过第一仿真分析结果、第二仿真分析结果得到性能范围，并结合经验性能目标与第一仿真分析结果第二仿真分析结果的比较得到预定的性能目标，其中，经验性能目标是指根据相关技术中现有车型中的对应工况统计获得，根据比较结果获取各工况对应的预定的性能目标，根据预定的性能目标来确定初始结构设计。
统计出第一弹性模量E1和第二弹性模量E2对应的性能范围，如：扭转刚度[KTE1，KTE2]，侧向刚度[KLE1，KLE2]，偏置碰[CmpE2，CmpE1]，正碰[FRBE1，FRBE2]，关注频率区间动刚度最小值[KDE1，KDE2]，并根据经验得到扭转刚度、侧向刚度和动刚度对应的经验性能目标KTG、KLG和KDG。梳理出相关联工况的性能风险，具体如下。
扭转刚度是整体性能概念，以顶吧为例，顶吧作为局部结构只对弯扭刚度产生部分影响，若扭转刚度不达标，需要提升车身设计的各个薄弱环节以满足性能要求；若性能目标值KTE1≤KTG，则扭转刚度优化目标值定义为KTG；若KTE1≤KTG≤KTE2，则扭转刚度优化目标值定义为KTG；若KTE2≤KTG，则扭转刚度优化目标值定义为(KTE1+KTE2)/2；
侧向刚度与顶吧及机舱纵梁设计紧密相关。若性能目标值KLG≤KLE1，则优化目标值定义为KLG，若KLE1≤KLG≤KLE2，则优化目标值定义为KLG；若KLE2≤KLG，则需要先将机舱与乘员舱的搭接结构合理设计，使得KLG≤KLE2；
偏置碰。若顶吧初始设计对应的偏置碰性能满足要求，则性能目标值取CmpE1；若顶吧初始设计对应的偏置碰性能不满足要求，而增强设计可以满足要求，则性能目标取CmpE2；若增强设计也不满足要求，则性能目标取CmpE2。
正碰。若顶吧初始设计对应的正碰性能满足要求，则性能目标值取FRBE1；若顶吧初始设计对应的正碰性能不满足要求，而增强设计可以满足要求，则性能目标取FRBE2；若增强设计也不满足要求，则性能目标取FRBE2。
动刚度与顶吧结构强相关，所以一般情况下关注频率区间动刚度最小值KDE1与KDE2数值相差较大。若KDG＜KDE1，满足性能目标，则性能目标为KDE1；(KDE1+KDE2)/2，若KDE1≤KDG≤KDE2,则性能目标为KDG；若KDE2≤KDG，则性能目标为KDG。
在一些实施例中，所述基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计，包括：
基于单工况拓扑域模型和预定的性能目标在设计拓扑空间内拓扑优化与每个工况对应的单工况关键传力路径。
基于多工况拓扑域模型和预定的性能目标在设计拓扑空间内拓扑优化与多个工况对应的多工况关键传力路径。
基于单工况关键传力路径和多工况关键传力路径确定所述大跨度件的初始结构设计。
其中，大跨度件的初始结构设计可以包括两次拓扑优化。
1)一次拓扑优化，单工况拓扑优化。根据各工况性能目标的判定准则设定拓扑优化性能目标值，分别进行各个工况的拓扑优化，读取拓扑优化结果，可以清晰的得到每个工况单独优化的关键传力路径，即单工况关键传力路径，以便后期发生个别工况性能不足的情况，可以依据单工况拓扑优化的路径快速判断需要加强的优化方向和出具方案。
3)二次拓扑优化，多工况多模型拓扑优化。对多个工况，三个模型对象进行多工况多模型优化，优化变量：多工况拓扑域；优化约束：各性能满足优化目标值；优化目标：满足各工况约束条件下综合拓扑体积分数最小。读取拓扑优化结果，根据综合优化结果解读关键传力路径，即多工况关键传力路径。根据多工况关键传力路径，进行大跨度件的结构优化初步设计。其中，
结构初步设计包括设计出关键路径，并可以采用矩形截面拉伸扫略完成整体结构设计，具体的起筋、倒角等不必体现。具体的起筋结构设计可以通过上述的起筋方法进一步优化得出。
在一些实施例中，在所述根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计的步骤后，所述方法还包括：
对所述大跨度件的起筋结构设计进行耐久性能验证分析。
在完成起筋结构设计步骤后，由于工况及结果均为真实准确结果，不需要验证，仅需要对大跨度件(例如顶吧)局部结构关联的耐久性能进行校核。若耐久性能验证结果均达标，则优化方案切实可行，若性能优化结果局部位置未达标，则通过调整起筋倒角或局部加强的方式解决，直至性能满足要求。
图3是根据一示例性实施例示出的一种起筋装置300的框图。如图3所示，该起筋装置300包括第一获取模块301、第一构建模块302、第一处理模块303和第一优化模块304。
第一获取模块301被配置为获取目标件的起筋基面和起筋位置。
第一构建模块302被配置为基于所述起筋基面和起筋位置构建预定厚度的起筋有限元模型。
第一处理模块303被配置为利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理。
第一优化模块304被配置为基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度；其中，优化目标包括起筋厚度的重量最小。
通过上述技术方案，基于起筋基面和起筋位置构建预定厚度且用于优化的起筋有限元模型，其中，可以利用起筋基面和起筋位置设计出初始起筋结构，并根据该初始起筋结构构建起筋有限元模型。利用自适应等效厚度计算公式将起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，最后在通过等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标实现目标件的起筋厚度的优化，即以起筋厚度的重量最小为优化目标，对初始起筋结构的厚度进行优化，得到最优的起筋厚度，该起筋方法考虑了工况模型和重量最小的优化目标，能够优化得到最优厚度的，同时，该方法还通过自适应等效厚度计算公式将起筋有限元模型的各筋面进行厚度等效处理，还能够提高优化过程的优化效率。
图4是根据一示例性实施例示出的一种大跨度件设计装置400的框图。如图4所示，该大跨度件设计装置400包括第二获取模块401、第一确定模块402和第二确定模块403。
第二获取模块401被配置为获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型。
第一确定模块402被配置为基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计。
第二确定模块403被配置为根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计，所述起筋结构设计是基于本公开的起筋方法得到的。
通过上述技术方案，利用第一获取模块401获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型；并利用第一确定模块402基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计，并利用第二确定模块403根据大跨度件的初始结构设计利用上述的起筋优化方法优化大跨度件的初始结构设计，以获得大跨度件的起筋结构设计，如此，通过对大跨度件进行初始结构和起筋结构设计双正向设计，缩短大跨度件的研发周期，降低研发成本。
本公开还提供一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行本公开的起筋方法的步骤或执行本公开大跨度件的优化方法的步骤。
本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开的起筋方法的步骤或执行本公开的大跨度件设计方法的步骤。
本公开还提供一种芯片，包括处理器和接口；处理器用于读取指令以执行本公开提供的起筋方法或大跨度件设计方法的步骤。
图5是根据一示例性实施例示出的一种用于执行起筋方法或用于执行大跨度件设计方法的装置800的框图。例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图5，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件806为装置800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
输入/输出接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由装置800的处理器820执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
上述装置除了可以是独立的电子设备外，也可是独立电子设备的一部分，例如在一种实施例中，该装置可以是集成电路(Integrated Circuit，IC)或芯片，其中该集成电路可以是一个IC，也可以是多个IC的集合；该芯片可以包括但不限于以下种类：GPU(GraphicsProcessing Unit，图形处理器)、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑阵列)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、SOC(System on Chip，SoC，片上系统或系统级芯片)等。上述的集成电路或芯片中可以用于执行可执行指令(或代码)，以实现上述的起筋方法或大跨度件设计方法。其中该可执行指令可以存储在该集成电路或芯片中，也可以从其他的装置或设备获取，例如该集成电路或芯片中包括处理器、存储器，以及用于与其他的装置通信的接口。该可执行指令可以存储于该存储器中，当该可执行指令被处理器执行时实现上述的起筋方法或大跨度件设计方法；或者，该集成电路或芯片可以通过该接口接收可执行指令并传输给该处理器执行，以实现上述的起筋方法或大跨度件设计方法。
在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的起筋方法或大跨度件设计方法的代码部分。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开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下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (15)
1.一种起筋方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标件的起筋基面和起筋位置；
基于所述起筋基面和起筋位置构建预定厚度的起筋有限元模型；
利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理；
基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度；其中，优化目标包括起筋厚度的重量最小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标件的起筋基面和起筋位置，包括：
对目标件拓扑优化以获得第一传力路径；
根据第一传力路径的侧面边界构建第一拓扑域；
根据第一拓扑域的预设平面的梯度确定起筋基面；其中，当第一拓扑域在预设平面的梯度小于预设值时，目标件的上边框、下边框或者中面形成起筋基面；当第一拓扑域在预设平面的梯度大于等于预设值时，根据第一传力路径定义起筋基面。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取目标件的起筋基面和起筋位置，还包括：
根据起筋基面、预定的拔模方式对目标件拓扑优化以获得第二传力路径；其中，所述拔模方式包括单向拔模和双向拔模；
根据第二传力路径确定目标件的起筋位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，包括：
选取起筋有限元模型各筋面的所有单元；
通过自适应等效厚度计算公式分别计算每个筋面所有单元的平均厚度；
所述自适应等效厚度计算公式为：
其中，T(x)为自适应等效厚度；i为筋面第i个单元；
n为筋面上单元的总数量；tI9x)为第i个单元的厚度值；
或者，
所述自适应等效厚度计算公式为：
其中，T(x)为自适应等效厚度；V为筋面上单元的总体积；
A为筋面的面积。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理，还包括：
在起筋有限元模型为对称结构时，将对称的两个筋面的厚度转化为一个厚度并实现厚度关联。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度，包括：
基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型和预定的工况模型构建起筋优化模型；
根据起筋优化模型构建联合仿真工作流；
基于联合仿真工作流和预定的优化目标优化起筋厚度。
7.一种大跨度件设计方法，其特征在于，所述方法包括：
获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型；
基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计；
根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计，所述起筋结构设计是基于权利要求1-6中任意一项所述的起筋优化方法得到的。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型，包括：
根据大跨度件的布置空间确定设计拓扑空间；
获取各工况对应的有限元模型；
基于设计拓扑空间和多工况对应的有限元模型确定拓扑域模型，其中，拓扑域模型包括单工况拓扑域模型和多工况拓扑域模型。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计，包括：
基于单工况拓扑域模型和预定的性能目标在设计拓扑空间内拓扑优化与每个工况对应的单工况关键传力路径；
基于多工况拓扑域模型和预定的性能目标在设计拓扑空间内拓扑优化与多个工况对应的多工况关键传力路径；
基于单工况关键传力路径和多工况关键传力路径确定所述大跨度件的初始结构设计。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计，包括：
获取第一弹性模量下大跨度件各工况的第一仿真分析结果；
获取第二弹性模量下大跨度件各工况的第二仿真分析结果；
基于第一仿真分析结果、第二仿真分析结果和经验性能目标确定预定的性能目标；
其中，第二弹性模量大于第一弹性模量；所述工况包括扭转刚度工况、侧向刚度工况、偏置碰工况、正碰工况和动刚度工况。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计的步骤后，所述方法还包括：
对所述大跨度件的起筋结构设计进行耐久性能验证分析。
12.一种起筋装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，被配置为获取目标件的起筋基面和起筋位置；
第一构建模块，被配置为基于所述起筋基面和起筋位置构建预定厚度的起筋有限元模型；
第一处理模块，被配置为利用自适应等效厚度计算公式对起筋有限元模型的各筋面进行筋面厚度等效处理；
第一优化模块，被配置为基于筋面厚度等效处理后的起筋有限元模型、工况模型和预定的优化目标优化起筋厚度；其中，优化目标包括起筋厚度的重量最小。
13.一种大跨度件设计装置，其特征在于，所述装置包括：
第二获取模块，被配置为获取大跨度件的设计拓扑空间和拓扑域模型；
第一确定模块，被配置为基于拓扑域模型、预定的性能目标和设计拓扑空间确定大跨度件的初始结构设计；
第二确定模块，被配置为根据大跨度件的初始结构设计确定大跨度件的起筋结构设计，所述起筋结构设计是基于权利要求1-6中任意一项所述的起筋优化方法得到的。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-6中任一项所述方法的步骤或执行权利要求7-11任一项所述的方法的步骤。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤或执行权利要求7-11任一项所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310762147.3A CN116776690B (zh) | 2023-06-26 | 2023-06-26 | 起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310762147.3A CN116776690B (zh) | 2023-06-26 | 2023-06-26 | 起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116776690A true CN116776690A (zh) | 2023-09-19 |
| CN116776690B CN116776690B (zh) | 2024-03-01 |
Family
ID=87989189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310762147.3A Active CN116776690B (zh) | 2023-06-26 | 2023-06-26 | 起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116776690B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018032668A1 (zh) * | 2016-08-16 | 2018-02-22 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 一种汽车结构胶涂胶位置的确定方法及装置、以及汽车结构胶涂胶方法和设备 |
| CN108009323A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-05-08 | 北京航空航天大学 | 一种基于多工况失效载荷的复合材料结构不确定优化方法 |
| US10140388B1 (en) * | 2014-11-16 | 2018-11-27 | The Boeing Company | System and method for designing composite laminates using lamination parameters |
| CN114741784A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-12 | 大连理工大学 | 一种圆柱壳加筋结构优化方法、装置、计算机和存储介质 |
| CN114741753A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-12 | 大连理工大学 | 一种薄壁加筋结构优化方法、装置、计算机和存储介质 |
| CN115587511A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-10 | 天津大学 | 一种基于紧密排列准则的加筋板结构拓扑优化方法 |
| US20230099953A1 (en) * | 2021-09-17 | 2023-03-30 | Harbin Marine Boiler and Turbine Research Institute | Robust topological optimization design method of damping composite stiffened cylindrical shell box structure |
-
2023
- 2023-06-26 CN CN202310762147.3A patent/CN116776690B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10140388B1 (en) * | 2014-11-16 | 2018-11-27 | The Boeing Company | System and method for designing composite laminates using lamination parameters |
| WO2018032668A1 (zh) * | 2016-08-16 | 2018-02-22 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 一种汽车结构胶涂胶位置的确定方法及装置、以及汽车结构胶涂胶方法和设备 |
| CN108009323A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-05-08 | 北京航空航天大学 | 一种基于多工况失效载荷的复合材料结构不确定优化方法 |
| US20230099953A1 (en) * | 2021-09-17 | 2023-03-30 | Harbin Marine Boiler and Turbine Research Institute | Robust topological optimization design method of damping composite stiffened cylindrical shell box structure |
| CN114741784A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-12 | 大连理工大学 | 一种圆柱壳加筋结构优化方法、装置、计算机和存储介质 |
| CN114741753A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-12 | 大连理工大学 | 一种薄壁加筋结构优化方法、装置、计算机和存储介质 |
| CN115587511A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-10 | 天津大学 | 一种基于紧密排列准则的加筋板结构拓扑优化方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 朱江;李刚;李云鹏;: "复合材料加筋壁板结构布局快速优化设计方法", 航空科学技术, no. 12 * |
| 王宇;欧阳星;余雄庆;: "采用等效有限元模型的复合材料机翼结构优化", 复合材料学报, no. 05 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116776690B (zh) | 2024-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116305572B (zh) | 车辆优化方法、装置、存储介质以及电子设备 | |
| CN116562075B (zh) | 电池包结构设计方法、装置、终端和存储介质 | |
| CN117057041B (zh) | 车身的横梁的优化方法、装置及车身 | |
| CN108898647A (zh) | 图像处理方法、装置、移动终端以及存储介质 | |
| CN116776690B (zh) | 起筋方法、大跨度件设计方法及装置、电子设备和介质 | |
| CN107679267B (zh) | 一种直升机系留载荷确定方法、装置及电子设备 | |
| CN117077466A (zh) | 空心铸件及其设计优化方法、装置、电子设备和介质 | |
| CN116361919B (zh) | 副车架数据的处理方法、装置、存储介质及电子设备 | |
| Liang et al. | Bus rollover crashworthiness under European standard: an optimal analysis of superstructure strength using successive response surface method | |
| CN116776693B (zh) | 减震塔优化设计方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN116861588B (zh) | 仪表板横梁的设计方法、装置、电子设备及可读存储介质 | |
| CN116861587B (zh) | 车轮优化方法、装置、电子设备及可读存储介质 | |
| CN117272502B (zh) | 车身及其面板结构的优化方法、装置 | |
| CN116776692B (zh) | 转向节设计优化方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN117057042B (zh) | 汽车结构的多学科性能的设计优化方法和装置 | |
| CN116502329B (zh) | 变速器壳体强度分析方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN116595628A (zh) | 一种车门护板总成肘击刚度设计方法和装置 | |
| CN116720253A (zh) | 一种提升汽车安全性的方法、装置、终端及存储介质 | |
| CN116562081A (zh) | 一种考虑注塑因素影响的车灯支架强度设计方法和装置 | |
| CN117034442A (zh) | 一种乘用车保险杠中支架强度设计方法、装置及终端 | |
| CN116562084A (zh) | 一种控制车门下装饰板装配间隙的设计方法和装置 | |
| CN116562085A (zh) | 一种乘用车保险杠与翼子板间隙设计方法和装置 | |
| CN116702536A (zh) | 一种空气悬架用储气筒结构强度耐久性能仿真方法和装置 | |
| CN116738597A (zh) | 一种保险杠制造方法、系统、电子设备及存储介质 | |
| CN117034681A (zh) | 车身外覆盖件抗凹性分析方法、装置、终端及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |