CN113496056A - 一种汽车正面碰撞前纵梁及其m型折弯的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车正面碰撞前纵梁及其M型折弯的设计方法，包括步骤S1,将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型，提交半车模型进行碰撞运算，获取基础模型的纵梁变形模型；步骤S2,增加纵梁内板的组合加强板结构，纵梁从前往后顺序设置折弯点；步骤S3,将半车模型的方案代入整车模型作为最优方案输出。本发明可减少纵梁变形模式的优化周期，从而缩短整车碰撞性能的开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全领域，特别是涉及一种汽车正面碰撞前纵梁及其M型折弯的设计方法。
背景技术
随着城乡居民汽车保有量的迅猛增长，道路交通事故已经在全世界范围内成为威胁人类生命的严重公害。
汽车被动安全性能指汽车发生交通事故时，车辆能够对车内的乘员或车外的行人进行保护，以防止发生伤害或使伤害降至最低程度的性能。设计人员采用各种方法力求汽车车身结构在碰撞中能够以预定的方式变形，从而有效地吸收碰撞能量，产生良好的碰撞变形以减轻乘员所受冲击伤害，为乘员约束***的匹配奠定基础。车身结构的抗撞性主要是由薄壁梁形结构和接头组成的框架结构决定的，它们也是碰撞过程中吸收碰撞冲击能的主导，同时为乘员舱提供大部分的刚性。前纵梁是乘用车车身结构重要的纵向受力构件，其基本结构为薄壁梁形，一般地，安全车身要求前纵梁在正面碰撞中吸收30％-50％的能量，并具有一定的结构稳定性能，确保前端结构以特定的方式变形，保证乘员舱的结构完整性。因此，合理设计前纵梁使其能够以预定的方式变形和吸能，是车身结构抗撞性设计的主要内容。
汽车正面碰撞安全领域是汽车的一个重要领域，碰撞安全仿真优化是研究汽车碰撞安全的重要技术手段，该技术目前对减少碰撞性能开发周期非常有效，但是如何在确保碰撞性能的前提下快速确定纵梁变形模式，仍待解决，现有的技术方案利用整车模型进行计算，计算效率低。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种汽车正面碰撞前纵梁及其M型折弯的设计方法，解决正面碰撞整车有限元模型计算单元多，耗时长的技术问题。
本发明的一方面，提供一种汽车正面碰撞前纵梁M型折弯的设计方法，包括如下步骤：
步骤S1,将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型，提交所述半车正面碰撞模型进行碰撞运算，获取基础模型的纵梁变形模型；
步骤S2,在所述基础模型的纵梁变形模型上增加纵梁内板的组合加强板结构，对纵梁从前往后顺序设置折弯点并对其进行优化，获得优化后的折弯点位置；
步骤S3,将获得优化后的折弯点位置的半车正面碰撞有限元模型代入整车正面碰撞有限元模型作为最优方案输出。
进一步的，在所述步骤S1中，所述将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型具体为，将车身B柱后部的所有单元简化为集中质量点，利用刚性单元连接所述集中质量点与车身前部模型，使得车身前部模型与所述集中质量点形成所述半车正面碰撞有限元模型。
进一步的，在所述步骤S2中，所述纵梁内板的组合加强板结构包括纵梁内板加强板及纵梁根部加强板，纵梁强度从前至后逐渐增强，以所述组合加强板结构的前端位置作为变量对设置的纵梁的折弯点位置进行优化。
进一步，在所述步骤S2中，对设置的折弯点进行优化，获得确定的折弯点位置具体包括：通过改变所述纵梁内板加强板的长度，经过第一轮碰撞计算，确定优化后的第一折弯点位置。
进一步，所述通过改变所述纵梁内板加强板的长度，经过第一轮碰撞计算，确定优化后的第一折弯点位置具体为，取基础模型的纵梁变形模型的第一折弯点作为优化起始位置，在第一折弯点位置单变量延长及缩短纵梁内板加强板10mm，得到三个碰撞有限元模型并提交第一轮碰撞运算，获得候选的第一折弯点，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大的折弯点位置作为优化后的第一折弯点位置。
进一步，在所述步骤S2中，对设置的折弯点进行优化，获得确定的折弯点位置具体包括：通过弱化纵梁内板加强板局部特征，经过第二轮计算，确定较优的第二折弯点位置。
进一步，所述通过弱化纵梁内板加强板局部特征，经过第二轮计算，确定较优的第二折弯点位置具体为，以基础模型的变形模型的第二折弯点作为优化起始位置，在该位置增加弱化槽，并前后移动该弱化槽位置10mm，提交第二轮碰撞运算，获得候选的第二折弯点，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大的折弯点位置作为优化后的第二折弯点位置。
进一步，在所述步骤S2中，对设置的折弯点进行优化，获得确定的折弯点位置具体包括：通过纵梁外板根部不同位置的弱化引导特征，经过第三轮计算，确定最优的第三折弯点位置。
进一步，所述通过纵梁外板根部不同位置的弱化引导特征，经过第三轮计算，确定最优的第三折弯点位置具体为，在纵梁外板的根部区域选取相隔10mm三个位置进行弱化引导，得到3个碰撞模型，提交第三轮碰撞运算，获得候选的第三折弯点，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大的作为优化后的折弯点位置第三折弯点位置。
相应的，本发明的又一方面还提供一种汽车正面碰撞前纵梁，通过如下所述的方法制造：
步骤S1,将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型，提交所述半车正面碰撞模型进行碰撞运算，获取基础模型的纵梁变形模型；
步骤S2,在所述基础模型的纵梁变形模型上增加纵梁内板的组合加强板结构，对纵梁从前往后顺序设置折弯点并对其进行优化，获得优化后的折弯点位置；
步骤S3,将获得优化后的折弯点位置的半车正面碰撞有限元模型代入整车正面碰撞有限元模型作为最优方案输出。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的汽车正面碰撞前纵梁及其M型折弯的设计方法，简化过程中保留了有限元模型前部的完整结构，因为正面碰撞中汽车B柱后部不变形，仅对模型后部不变形区域做了简化处理，确保整车模型与简化模型在重力作用下，质心、质量、惯性保持一致；基于简化模型经过三轮计算快速确定纵梁变形模式，从而缩短汽车碰撞性能的开发周期；纵梁组合加强板结构可确保纵梁在正面碰撞中顺序折弯变形，使得纵梁变形模型稳定；可减少纵梁变形模式的优化周期，从而缩短整车碰撞性能的开发周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明提供的汽车正面碰撞前纵梁M型折弯的设计方法的主流程图；
图2为本发明提供的半车简化模型示意图。
图3为本发明提供的组合加强板结构示意图。
图4为本发明提供的组合加强板结构示意图。
图5为本发明提供的纵梁折点示意图。
图6为本发明提供的纵梁折点示意图。
图7为本发明提供的纵梁第二折点弱化槽示意图。
图8为本发明提供的纵梁外板俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本申请提供的汽车正面碰撞前纵梁M型折弯的设计方法，提供一种准确全面的计算表述其效率的方法。
如图1所示，为本发明提供的一种汽车正面碰撞前纵梁M型折弯的设计方法的一个实施例的主流程示意图。在该实施例中，所述方法包括如下步骤：
步骤S1,如图2所示，将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型，提交所述半车正面碰撞模型进行碰撞运算，获取基础模型的纵梁变形模型；
具体的一个实施例中，所述将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型具体为，将车身B柱后部的所有单元简化为集中质量点，利用刚性单元连接所述集中质量点与车身前部模型，使得车身前部模型与所述集中质量点形成所述半车正面碰撞有限元模型。需要说明的是，本实施例将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型时，简化前后的模型在重力作用下，质量、质心位置、转动惯量均保持一致，从而使简化后的半车正面碰撞有限元模型可以与整车正面碰撞有限元模型精度一致，减少计算时间。
步骤S2,在所述基础模型的纵梁变形模型上增加纵梁内板的组合加强板结构，对纵梁从前往后顺序设置折弯点并对其进行优化，获得优化后的折弯点位置；
具体的一个实施例中，如图3和图4所示，所述纵梁内板的组合加强板结构1包括纵梁内板加强板11及纵梁根部加强板12，纵梁强度从前至后逐渐增强，以所述组合加强板结构1的前端位置作为变量对设置的纵梁的折弯点位置进行优化,纵梁内板101的组合加强板结构1位设置在所述纵梁内板101和所述纵梁外板102之间；
如图5和图6所示，具体的，通过改变纵梁内板加强板11长度，在基础模型上增加组合加强板，取基础模型的纵梁第一折弯点21作为优化起始位置，在第一折弯点21位置单变量延长及缩短纵梁内板加强板11的长度10mm，得到三个碰撞有限元模型并提交第一轮碰撞运算，获得候选的第一折弯点21，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大的折弯点位置作为优化后的第一折弯点21位置，确定较优的第一折点21位置；
具体的，如图7所示，通过弱化纵梁内板加强板11局部特征，以基础模型的纵梁第二折弯点22作为优化起始位置，在该位置增加第二折弯点弱化槽202，并前后移动该第二折弯点弱化槽202位置10mm，提交第二轮碰撞运算，确定候选第二折弯点22，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大作为较优的纵梁第二折弯点22位置，确定较优的第二折弯点22位置；
具体的，如图8所示，通过纵梁外板102根部不同位置的弱化引导特征，纵梁外板102的根部区域选取相隔10mm三个位置进行弱化引导，得到3个碰撞模型，提交第三轮碰撞运算，确定候选纵梁第三折弯点23，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大的作为较优的第三折弯点23位置，确定最优的第三折弯点23位置。
步骤S3,将半车模型的方案代入整车模型作为最优方案输出。
另一方面，本发明还提供一种汽车正面碰撞前纵梁，通过如下所述的方法制造：
步骤S1,将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型，提交所述半车正面碰撞模型进行碰撞运算，获取基础模型的纵梁变形模型；
步骤S2,在所述基础模型的纵梁变形模型上增加纵梁内板的组合加强板结构，对纵梁从前往后顺序设置折弯点并对其进行优化，获得优化后的折弯点位置；
步骤S3,将获得优化后的折弯点位置的半车正面碰撞有限元模型代入整车正面碰撞有限元模型作为最优方案输出。
综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的汽车正面碰撞前纵梁及其M型折弯的设计方法，简化过程中保留了有限元模型前部的完整结构，因为正面碰撞中汽车B柱后部不变形，仅对模型后部不变形区域做了简化处理，确保整车模型与简化模型在重力作用下，质心、质量、惯性保持一致；基于简化模型经过三轮计算快速确定纵梁变形模式，从而缩短汽车碰撞性能的开发周期；纵梁组合加强板结构可确保纵梁在正面碰撞中顺序折弯变形，使得纵梁变形模型稳定；可减少纵梁变形模式的优化周期，从而缩短整车碰撞性能的开发周期。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种汽车正面碰撞前纵梁M型折弯的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1,将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型，提交所述半车正面碰撞模型进行碰撞运算，获取基础模型的纵梁变形模型；
步骤S2,在所述基础模型的纵梁变形模型上增加纵梁内板的组合加强板结构，对纵梁从前往后顺序设置折弯点并对其进行优化，获得优化后的折弯点位置；
步骤S3,将获得优化后的折弯点位置的半车正面碰撞有限元模型代入整车正面碰撞有限元模型作为最优方案输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述将整车正面碰撞有限元模型简化为半车正面碰撞有限元模型具体为，将车身B柱后部的所有单元简化为集中质量点，利用刚性单元连接所述集中质量点与车身前部模型，使得车身前部模型与所述集中质量点形成所述半车正面碰撞有限元模型。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述纵梁内板的组合加强板结构包括纵梁内板加强板及纵梁根部加强板，纵梁强度从前至后逐渐增强，以所述组合加强板结构的前端位置作为变量对设置的纵梁的折弯点位置进行优化。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，对设置的折弯点进行优化，获得确定的折弯点位置具体包括：通过改变所述纵梁内板加强板的长度，经过第一轮碰撞计算，确定优化后的第一折弯点位置。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过改变所述纵梁内板加强板的长度，经过第一轮碰撞计算，确定优化后的第一折弯点位置具体为，取基础模型的纵梁变形模型的第一折弯点作为优化起始位置，在第一折弯点位置单变量延长及缩短纵梁内板加强板10mm，得到三个碰撞有限元模型并提交第一轮碰撞运算，获得候选的第一折弯点，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大的折弯点位置作为优化后的第一折弯点位置。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，对设置的折弯点进行优化，获得确定的折弯点位置具体包括：通过弱化纵梁内板加强板局部特征，经过第二轮计算，确定较优的第二折弯点位置。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过弱化纵梁内板加强板局部特征，经过第二轮计算，确定较优的第二折弯点位置具体为，以基础模型的变形模型的第二折弯点作为优化起始位置，在该位置增加弱化槽，并前后移动该弱化槽位置10mm，提交第二轮碰撞运算，获得候选的第二折弯点，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大的折弯点位置作为优化后的第二折弯点位置。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，对设置的折弯点进行优化，获得确定的折弯点位置具体包括：通过纵梁外板根部不同位置的弱化引导特征，经过第三轮计算，确定最优的第三折弯点位置。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过纵梁外板根部不同位置的弱化引导特征，经过第三轮计算，确定最优的第三折弯点位置具体为，在纵梁外板的根部区域选取相隔10mm三个位置进行弱化引导，得到3个碰撞模型，提交第三轮碰撞运算，获得候选的第三折弯点，选择其中围板最大侵入量最小且纵梁吸能量最大的作为优化后的折弯点位置第三折弯点位置。
10.一种汽车前纵梁，其特征在于，所述汽车前纵梁具有如权利要求1-9任一项所述的方法确定的折弯点位置。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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