CN115034102A - 一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法、设备及存储介质，属于仿真技术领域，包括模型结构简化、网格划分、材料定义及相对运动约束、仿真模型的建立；本发明采用弹簧代替垫片模拟压溃，并通过压溃雨刮轴子测试***获得压溃力与位移的关系曲线用于仿真模型弹簧材料曲线的定义，可解决垫片压溃过程不易仿真和控制的难题，提升计算效率，同时为仿真标定提供一个可调参数；定义关键部件材料为刚性材料，建立相对运动关系取替传统刚性连接，精确模拟压溃距离，可提升雨刮区域行人保护头部伤害仿真精度，更加精准的提供雨刮区域仿真预测伤害值，避免依赖于整车头型试验方法的弊端，有利于研发阶段正向指导雨刮压溃力的设计及优化。

Description

一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真方法、设备及存储 介质

技术领域

本发明属于仿真技术领域，具体涉及一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真方法、设备及存储介质。

背景技术

随着社会经济水平的提高和科学技术的进步，汽车已成为人们出行的重要工具。汽车的增多，不可避免地导致交通事故的增加，行人作为道路弱势群体，在交通事故中通常受到较严重的伤害，其中头部伤害的致死率占比较高。对行人的汽车碰撞保护，受到越来越多国家的重视，从20世纪80年代开始逐步纳入汽车安全法规评价中。我国于2018年正式将行人保护纳入新车评价体系C-NCAP中，且2021年开始，考虑二轮车骑行者头部撞击的落点，头部伤害范围由WAD2100(汽车表面包络距离)扩至WAD2300，从传统的发动机罩区域评价扩至前雨刮及挡风玻璃区域，且随着法规的升级，评价范围仍继续逐年扩大。车辆的行人保护性能直接影响车辆的安全星级，影响行人的生命安全，成为中国未来汽车安全发展的重要环节。我国汽车行人保护起步较晚，目前市面上较多车辆未考虑行人保护，相关保护措施和方法还不够完善，有待提高。

行人保护验证试验具有仿真伤害预测参与最终评分的特点，因行人保护头部评价点较多，每隔100mm乘以100mm就有一个评价点，当前评价范围内约200个点左右，考虑成本和周期无法对每个评价点进行测试。最终试验评价时，需提前提供200个点的预测伤害，然后随机抽取若干点(约10个点)进行测试，与该点的预测进行对比，计算出修正系数(要求在合理范围内，否则按照最差系数进行处理)，最终得分依托于200个头部评价点的预测值及修正系数进行计算，最终综合前期提供的伤害预测及修正系数进行总分计算；伤害预测参与行人保护头部最终得分计算，且伤害预测主要依靠仿真完成，因此在汽车产品开发中，对行人保护头部各个评价点的仿真精度提出了较高的要求。

随着行人保护法规评价范围的扩大，前风挡雨刮区域成为汽车行人保护头部伤害评价的重要环节。汽车前雨刮结构复杂，目前主流做法为将雨刮子***整体刚性处理，只考虑其占位特点。随着为降低对行人头部伤害，提升行人保护头部得分，越来越多主机厂采用压溃式雨刮，为降低对行人头部的伤害，当前各主机厂主流装备为压溃式雨刮轴，但缺少较完善的高精度仿真建模方法，对该区域的得分预测多依托于整车头部打击试验，试验成本高，稳定性差，且发现问题后不利于整改，具有无法正向指导设计优化雨刮轴压溃力的缺点。但应用原有的整体刚性处理，无法考虑其实际的压溃过程，仿真精度低，仿真出来的头部伤害值偏高，不具备高精度预测的条件。

发明内容

为了解决现有技术中存在的行人保护头部雨刮区域仿真预测不准及需依托整车头部试验等所产生的问题，本发明提供了一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法、设备及存储介质，采用弹簧代替垫片模拟压溃，解决垫片压溃过程不易仿真和控制的难题，提升计算效率，同时为仿真标定提供一个可调参数；可提升雨刮区域行人保护头部伤害仿真精度，更加精准的提供雨刮区域仿真预测伤害值，避免依赖于整车头型试验方法的弊端，有利于研发阶段正向指导雨刮压溃力的设计及优化。

本发明通过如下技术方案实现：

一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：模型结构简化：

采用弹簧单元替代垫片建模；

步骤S2：网格划分：

建立压溃部件的有限元仿真模型；

步骤S3：材料定义及相对运动约束：

材料定义包括，弹簧材料参数的定义由弹簧刚度曲线获得，弹簧刚度曲线通过压溃式雨刮轴子测试***获得；摆臂支架、摆轴和支架定义为刚性材料；

相对运动约束包括在摆臂支座限位面圆心和支架限位面圆心位置分别建立节点，在两节点之间建立cylindrical移动副，用以定义摆轴与支架之间同轴相对滑动关系，并采用刚性连接模拟螺纹连接；

步骤S4：仿真模型的建立：

单独定义摆轴与支架的接触关系，基于参数静摩擦系数(FS)和动摩擦系数(FD)的调整实现高精度仿真模型的建立。

进一步地，所述步骤S1中采用LS_DYNA软件中的DISCRETE弹簧单元代替垫片模拟压溃脱落过程，DISCRETE ELEMENT TYPE设定为Displacement，应用MAT_S08 SPRING_INELASTIC材料卡定义弹簧参数，该材料卡中需要标定的参数为LCFD力-位移曲线。

进一步地，步骤S2中所述的压溃部件有限元仿真模型，包括胶帽仿真模型10、摆臂支座仿真模型20、摆轴仿真模型30、支架模型40、连杆模型70、cylindrical移动副仿真模型100及弹簧仿真模型101。

进一步地，所述步骤S2具体如下：

雨刮轴和摆臂支座为外包壳建模，其surface location定义为top surface，厚度定义为1mm；支架为抽中面建模，其surface location定义为center surface，厚度为其支架中面到雨刮轴外表面距离的2倍，定义其材料为MAT_020RIGID；其余结构按照实际材料和料厚进行定义，网格基础尺寸2mm。

进一步地，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S31：搭建压溃式雨刮轴子测试***；

步骤S32：对垂直于摆轴的方向恒定速度加载进行模拟压溃测试；

步骤S33：提取雨刮轴压溃过程的压力F-时间t曲线，并综合加载速度位移S-时间t关系，转化获得压力F-位移S曲线；

步骤S34：重复步骤S33多次，去除异常曲线，其他曲线做平均值处理，处理后的曲线即定义为仿真模型中弹簧刚度曲线；

步骤S35：在仿真模型中对摆臂支座、雨刮轴和支架做刚性处理，定义其材料为MAT_020RIGID，其他结构按照实际材料定义；

步骤S36：应用JOINT_Cylindrical定义雨刮轴与支架的相对运动关系，摆臂支座2与摆轴3螺纹连接应用RIGID_BODIES刚性锁死，摆轴3和连杆7螺纹连接应用EXTRA_NODES进行刚柔连接。

进一步地，步骤S31所述搭建压溃式雨刮轴子测试***，具体如下：准备压溃雨刮轴总成，去除连杆7及胶帽1，保留其余结构，包括摆臂支座2、摆轴3、支架4、压溃垫片5及轴套6；所述支架4的两端通过支架固定夹具固定，摆臂支座2正上方设置有加载装置，所述加载装置包括加载圆盘1000及位于加载圆盘1000上的压力传感器1001。

进一步地，所述步骤S3的具体步骤如下：搭建压溃式雨刮轴子测试***；通过支架固定夹具和对支架进行固定，加载圆盘沿垂直于摆轴的方向，按照1mm/s的恒定速度加载，垫片5发生溃断，进而摆轴3连同摆臂支座2沿着支架4轴线方向滑落，压溃距离由摆臂支座2下端面和和支架4上端面之间的距离确定，加载距离为实际测得的压溃距离，通过加载圆盘上的压力传感器提取雨刮轴压溃过程的压力F-时间t曲线，综合加载速度位移S-时间t关系，转化获得压力F-位移S曲线；重复该试验6次以上，去除异常曲线，其他曲线做平均值处理，处理后的曲线即定义为仿真模型中弹簧的材料曲线。

进一步地，所述步骤S4具体如下：

建立总成自接触，LS_DYNA控制卡为*AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE，单独建立摆轴和支架之间的接触，控制卡为*AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE；通过调整摆轴与支架之间的静摩擦系数(FS)和动摩擦系数(FD)实现压溃过程的仿真标定，直至仿真弹簧输出的力-位移曲线与试验的压溃力-位移曲线COR拟合度达到90％以上，仿真模型建立完成。

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一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法。

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一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)、仿真模型结构简单，对实际复杂结构进行简化，采用弹簧单元代替垫片模拟压溃，解决垫片压溃过程不易仿真和控制的难题，提升计算效率，同时为仿真标定提供一个可调参数；

(2)、采用刚性支架、刚性摆轴、刚性摆臂支座，避免出现因网格质量导致的非正常柔性变形，准确定义压溃行程，进而提升仿真精度；

(3)、采用JOINT柔性化定义摆轴与支架的相对运动关系，取替传统刚性连接锁死导致的仿真值偏大精度不准的问题，更贴近实际工况；

(4)、通过设计压溃雨刮轴子***试验获得压溃力与位移的关系曲线用于仿真模型弹簧材料曲线的定义，提升仿真精度；

(5)、单独定义摆轴与支架之间的面面接触，通过调整动静摩擦系数，标定仿真模型，仿真精度达到90％以上；

(6)、基于上述方法建立的针对行人保护压溃式雨刮轴仿真模型，可用于研发阶段对雨刮区域头部伤害精准预测，正向指导雨刮轴压溃力的设计。

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为本发明具体实施方式提供的一种针对行人保护压溃式雨刮轴仿真方法流程图；

图2为本发明具体实施方式提供的一种针对行人保护压溃式雨刮轴总成结构示意图；

图3为本发明具体实施方式提供的一种针对行人保护压溃式雨刮轴仿真模型示意图；

图4为本发明具体实施方式提供的压溃式雨刮轴滑动副及弹簧建立仿真模型示意图；

图5为本发明具体实施方式提供的压溃式雨刮轴子测试***的测试示意图；

图6为本发明具体实施方式提供的压溃力F-位移S曲线图；

图7为本发明的步骤S3的流程示意图；

图8为本发明实施例3中的一种电子设备的结构示意图。

附图标记说明如下：

1为胶帽，2为摆臂支座，3为摆轴，4为支架，5为垫片，6为轴套，7为连杆，10为胶帽仿真模型，20为摆臂支座仿真模型，30为摆轴仿真模型，40为支架仿真模型，70为连杆仿真模型，100为cylindrical移动副仿真模型，101为弹簧仿真模型，201为摆臂支座压溃限位面圆心，401为支架压溃限位面圆心，1000为加载圆盘，1001为压力传感器，1002、1003为支架固定夹具。

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。

一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：模型结构简化：

采用弹簧单元替代垫片建模；

步骤S2：网格划分：

建立压溃部件的有限元仿真模型；

步骤S3：材料定义及相对运动约束：

材料定义包括，弹簧材料参数的定义由弹簧刚度曲线获得，弹簧刚度曲线通过压溃式雨刮轴子测试***获得；摆臂支架、摆轴和支架定义为刚性材料；

相对运动约束包括在摆臂支座限位面圆心和支架限位面圆心位置分别建立节点，在两节点之间建立cylindrical移动副，用以定义摆轴与支架之间同轴相对滑动关系，并采用刚性连接模拟螺纹连接；

步骤S4：仿真模型的建立：

单独定义摆轴与支架的接触关系，基于参数静摩擦系数(FS)和动摩擦系数(FD)的调整实现高精度仿真模型的建立。

进一步地，所述步骤S1中采用LS_DYNA软件中的DISCRETE弹簧单元代替垫片模拟压溃脱落过程，DISCRETE ELEMENT TYPE设定为Displacement，应用MAT_S08 SPRING_INELASTIC材料卡定义弹簧参数，该材料卡中需要标定的参数为LCFD力-位移曲线。

进一步地，步骤S2中所述的压溃部件有限元仿真模型，包括胶帽仿真模型10、摆臂支座仿真模型20、摆轴仿真模型30、支架模型40、连杆模型70、cylindrical移动副仿真模型100及弹簧仿真模型101。

进一步地，所述步骤S2具体如下：

雨刮轴和摆臂支座为外包壳建模，其surface location定义为top surface，厚度定义为1mm；支架为抽中面建模，其surface location定义为center surface，厚度为其支架中面到雨刮轴外表面距离的2倍，定义其材料为MAT_020RIGID；其余结构按照实际材料和料厚进行定义，网格基础尺寸2mm。

进一步地，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S31：搭建压溃式雨刮轴子测试***；

步骤S32：对垂直于摆轴的方向恒定速度加载进行模拟压溃测试；

步骤S33：提取雨刮轴压溃过程的压力F-时间t曲线，并综合加载速度位移S-时间t关系，转化获得压力F-位移S曲线；

步骤S34：重复步骤S33多次，去除异常曲线，其他曲线做平均值处理，处理后的曲线即定义为仿真模型中弹簧刚度曲线；

步骤S35：在仿真模型中对摆臂支座、雨刮轴和支架做刚性处理，定义其材料为MAT_020RIGID，其他结构按照实际材料定义；

步骤S36：应用JOINT_Cylindrical定义雨刮轴与支架的相对运动关系，摆臂支座2与摆轴3螺纹连接应用RIGID_BODIES刚性锁死，摆轴3和连杆7螺纹连接应用EXTRA_NODES进行刚柔连接。

进一步地，步骤S31所述搭建压溃式雨刮轴子测试***，具体如下：准备压溃雨刮轴总成，去除连杆7及胶帽1，保留其余结构，包括摆臂支座2、摆轴3、支架4、压溃垫片5及轴套6；所述支架4的两端通过支架固定夹具固定，摆臂支座2正上方设置有加载装置，所述加载装置包括加载圆盘1000及位于加载圆盘1000上的压力传感器1001。

进一步地，所述步骤S3的具体步骤如下：搭建压溃式雨刮轴子测试***；通过支架固定夹具和对支架进行固定，加载圆盘沿垂直于摆轴的方向，按照1mm/s的恒定速度加载，垫片5发生溃断，进而摆轴3连同摆臂支座2沿着支架4轴线方向滑落，压溃距离由摆臂支座2下端面和和支架4上端面之间的距离确定，加载距离为实际测得的压溃距离，通过加载圆盘上的压力传感器提取雨刮轴压溃过程的压力F-时间t曲线，综合加载速度位移S-时间t关系，转化获得压力F-位移S曲线；重复该试验6次以上，去除异常曲线，其他曲线做平均值处理，处理后的曲线即定义为仿真模型中弹簧的材料曲线。

进一步地，所述步骤S4具体如下：

建立总成自接触，LS_DYNA控制卡为*AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE，单独建立摆轴和支架之间的接触，控制卡为*AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE；通过调整摆轴与支架之间的静摩擦系数(FS)和动摩擦系数(FD)实现压溃过程的仿真标定，直至仿真弹簧输出的力-位移曲线与试验的压溃力-位移曲线COR拟合度达到90％以上，仿真模型建立完成。

实施例1

本实施例提供了一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，如图1为仿真方法流程图；包括模型结构简化、网格划分、材料定义及相对运动约束、仿真模型的建立；其中，结构简化包括取消原有复杂结构(垫片5、轴套6)，如图3所示，保留胶帽仿真模型10、摆臂支座仿真模型20、摆轴仿真模型30、支架模型40和连杆模型70，减少冗余结构模型，提升计算效率；仿真方法流程图中所述网格划分包括摆臂支座和摆轴外包壳建模，胶帽、支座和连杆等抽中面建模，减少因网格质量问题导致的干涉卡滞；仿真方法流程图中所述材料定义包括，弹簧材料参数的定义由弹簧刚度曲线获得，弹簧刚度曲线通过压溃式雨刮轴子测试***获得；摆臂支架、摆轴和支架赋刚性材料，避免其因网格质量问题导致的非正常柔性变形，影响压溃距离的精确性，其他结构按照实际材料特征进行定义；仿真方法流程图中所述相对运动约束，摆轴与摆臂支座固定连接，在摆臂支座限位面圆心201和支架限位面圆心401位置分别建立节点，如图4所示，在两节点之间建立Cylindrical移动副100，用以定义摆轴与支架之间同轴相对滑动关系；仿真方法流程图中所述仿真模型的建立包括如图4所示，在摆臂支座限位面圆心201和支架限位面圆心401两节点之间建立弹簧101，用以代替垫片5，模拟压溃过程，其中弹簧101的刚度曲线定义通过压溃式雨刮轴子***试验获得。

实施例2

如图2所示，为一种针对行人保护压溃式雨刮轴结构，主要由胶帽1、摆臂支座2、摆轴3、支架4、垫片5、轴套6和连杆7构成，所述摆轴3的顶端与摆臂支座2螺纹连接，摆轴3的底端和连杆7螺纹连接，摆轴3安装在支架4上，轴上套有轴套6，摆轴3与支架4之间设置有垫片5；

结合一种针对行人保护压溃式雨刮轴结构搭建压溃式雨刮轴子测试***，去除胶帽1、连杆7，保留其他结构进行试验，具体如下：包括摆臂支座2、摆轴3、支架4、垫片5和轴套6；如图5所示，所述支架4的两端通过支架固定夹具1002和100固定，摆臂支座2正上方设置有加载装置，所述加载装置包括加载圆盘1000及位于加载圆盘1000上的压力传感器1001。

具体测试方法如下：如图5所示，通过支架固定夹具和对支架进行固定，加载圆盘沿垂直于摆轴的方向，按照1mm/s的恒定速度加载，垫片5发生溃断，进而摆轴3连同摆臂支座2沿着支架4轴线方向滑落，压溃距离由摆臂支座2下端面和和支架4上端面之间的距离确定，加载距离为实际测得的压溃距离，通过加载圆盘上的压力传感器提取雨刮轴压溃过程的压力F-时间t曲线，综合加载速度位移S-时间t关系，转化获得压力F-位移S曲线，如图6所示；重复该试验6次以上，去除异常曲线，其他曲线做平均值处理，处理后的曲线即定义为仿真模型中弹簧的材料曲线。

实施例3

图8为本发明实施例3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，***存储器28，连接不同***组件(包括***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，***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***组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机***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。

***存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机***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***存储介质。仅作为举例，存储***34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图7未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图7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***、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***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。

处理单元16通过运行存储在***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一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法。

实施例4

本发明实施例4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一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法。

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***、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***、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***、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)

1.一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤S1：模型结构简化：

采用弹簧单元替代垫片建模；

步骤S2：网格划分：

建立压溃部件的有限元仿真模型；

步骤S3：材料定义及相对运动约束：

材料定义包括，弹簧材料参数的定义由弹簧刚度曲线获得，弹簧刚度曲线通过压溃式雨刮轴子测试***获得；摆臂支架、摆轴和支架定义为刚性材料；

相对运动约束包括在摆臂支座限位面圆心和支架限位面圆心位置分别建立节点，在两节点之间建立cylindrical移动副，用以定义摆轴与支架之间同轴相对滑动关系，并采用刚性连接模拟螺纹连接；

步骤S4：仿真模型的建立：

单独定义摆轴与支架的接触关系，基于参数静摩擦系数(FS)和动摩擦系数(FD)的调整实现高精度仿真模型的建立。

2.如权利要求1所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，其特征在于，所述步骤S1中采用LS_DYNA软件中的DISCRETE弹簧单元代替垫片模拟压溃脱落过程，DISCRETE ELEMENT TYPE设定为Displacement，应用MAT_S08 SPRING_INELASTIC材料卡定义弹簧参数，该材料卡中需要标定的参数为LCFD力-位移曲线。

3.如权利要求1所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，其特征在于，步骤S2中所述的压溃部件有限元仿真模型，包括胶帽仿真模型(10)、摆臂支座仿真模型(20)、摆轴仿真模型(30)、支架模型(40)、连杆模型(70)、cylindrical移动副仿真模型(100)及弹簧仿真模型(101)。

4.如权利要求1所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，其特征在于，所述步骤S2具体如下：

雨刮轴和摆臂支座为外包壳建模，其surface location定义为top surface，厚度定义为1mm；支架为抽中面建模，其surface location定义为center surface，厚度为其支架中面到雨刮轴外表面距离的2倍，定义其材料为MAT_020RIGID；其余结构按照实际材料和料厚进行定义，网格基础尺寸2mm。

5.如权利要求1所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S31：搭建压溃式雨刮轴子测试***；

步骤S32：对垂直于摆轴的方向恒定速度加载进行模拟压溃测试；

步骤S33：提取雨刮轴压溃过程的压力F-时间t曲线，并综合加载速度位移S-时间t关系，转化获得压力F-位移S曲线；

步骤S34：重复步骤S33多次，去除异常曲线，其他曲线做平均值处理，处理后的曲线即定义为仿真模型中弹簧刚度曲线；

步骤S35：在仿真模型中对摆臂支座、雨刮轴和支架做刚性处理，定义其材料为MAT_020RIGID，其他结构按照实际材料定义；

步骤S36：应用JOINT_Cylindrical定义雨刮轴与支架的相对运动关系，摆臂支座(2)与摆轴(3)螺纹连接应用RIGID_BODIES刚性锁死，摆轴(3)和连杆(7)螺纹连接应用EXTRA_NODES进行刚柔连接。

6.如权利要求5所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，其特征在于，步骤S31所述搭建压溃式雨刮轴子测试***，具体如下：准备压溃雨刮轴总成，去除连杆(7)及胶帽(1)，保留其余结构，包括摆臂支座(2)、摆轴(3)、支架(4)、压溃垫片(5)及轴套(6)；所述支架(4)的两端通过支架固定夹具固定，摆臂支座(2)正上方设置有加载装置，所述加载装置包括加载圆盘(1000)及位于加载圆盘(1000)上的压力传感器(1001)。

7.如权利要求1所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤如下：

搭建压溃式雨刮轴子测试***；通过支架固定夹具和对支架进行固定，加载圆盘沿垂直于摆轴的方向，按照1mm/s的恒定速度加载，垫片(5)发生溃断，进而摆轴(3)连同摆臂支座(2)沿着支架(4)轴线方向滑落，压溃距离由摆臂支座(2)下端面和和支架(4)上端面之间的距离确定，加载距离为实际测得的压溃距离，通过加载圆盘上的压力传感器提取雨刮轴压溃过程的压力F-时间t曲线，综合加载速度位移S-时间t关系，转化获得压力F-位移S曲线；重复该试验6次以上，去除异常曲线，其他曲线做平均值处理，处理后的曲线即定义为仿真模型中弹簧的材料曲线。

8.如权利要求1所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法，其特征在于，所述步骤S4具体如下：

建立总成自接触，LS_DYNA控制卡为*AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE，单独建立摆轴和支架之间的接触，控制卡为*AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE；通过调整摆轴与支架之间的静摩擦系数(FS)和动摩擦系数(FD)实现压溃过程的仿真标定，直至仿真弹簧输出的力-位移曲线与试验的压溃力-位移曲线COR拟合度达到90％以上，仿真模型建立完成。

9.一种计算机设备，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权利要求1-8任一所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法。

10.一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权利要求1-8任一所述的一种针对行人保护压溃式雨刮轴的仿真建模方法。

Images