一种汽车前部结构正面碰撞概念模型设计方法

摘要

本发明公开了一种汽车前部结构正面碰撞概念模型设计方法，通过建立汽车前部的集中参数化模型来进行汽车正面碰撞概念设计的简化分析方法，对汽车的概念设计阶段的抗撞性能进行评估，进而调整车身轴向抗撞性刚度分布，增强耐撞性能。在概念设计阶段建立与整车车身结构相符的多自由度LPM，通过将分段线性的力-位移关系、非线性的弯矩转角曲线赋值给LPM中相应的弹簧单元，实现对LPM轴向碰撞刚度、弯曲特性的定义。同时发生轴向压溃与塑形弯曲变形，并且实现了全流程的自动化，可很好地满足汽车概念设计阶段中对车身抗撞性能分析的需求，同时辅助设计人员快速建立汽车的LPM，实现对初步设计方案的快速评估和修改，缩短设计周期。

主权项

一种汽车前部结构正面碰撞概念模型设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设计人员对概念设计阶段的汽车前部结构进行总体设计，确定汽车的主要参数和布局；步骤2：设计人员根据汽车正面碰撞安全性实际设计问题的需要，确定LPM的规模和形状，即模型的自由度数、空间布局结构，也就是汽车前部吸能结构各个子系统的实际尺寸、位置；步骤3：根据以上信息，对整车系统进行集成和简化，将其抽象为集中参数化模型LPM，其中，包括将吸能子系统或部件发生轴向压溃的部件简化为弹‑塑性的弹簧单元，将发生塑性弯曲变形的部件简化为塑性铰结构，将在碰撞过程中不发生大变形或不承担吸能任务的大质量结构，简化为刚性的质量块单元；步骤4：根据目标车型的总布置情况及设计目标，确定整车LPM中各单元代表的实际意义，即弹簧单元及质量块的设计参数，包括弹簧长度、质量块边长及质量块质量；步骤5：根据概念设计方案中预期要达到的抗撞性目标，设计整车LPM中各轴向压溃弹簧的刚度情况、塑形弯曲弹簧的弯曲特性，根据设计经验及设计要求，对代表各弹簧刚度的分段线性的力‑位移关系曲线、弯矩‑转角曲线进行设计定义，然后将特性曲线赋值给相应的弹‑塑性弹簧材料；步骤6：把模型中的设计参数，实现参数化建模，最终实现全流程自动化，即建模到求解的一键式操作；步骤7：将建立好的整车LPM导入通用的商业软件中进行正面碰撞仿真分析，得到整车LPM的结果信息，包括：碰撞力、能量和速度在时域内的曲线，据此判断整车LPM的碰撞响应是否满足预定义的正面碰撞安全性设计要求，如不满足，则在设计允许范围内应用开发平台修改LPM中的设计参数，包括弹簧长度、质量块质量及弹簧的刚度，直至满足设计要求，自此概念设计阶段结束，并在此基础上开展汽车结构的详细设计。