一种应对碰撞工况的门环结构设计方法技术

本发明专利技术涉及汽车制造技术领域，公开了一种应对碰撞工况的门环结构设计方法，该方法包括S1、获取目标基础车型的门环截面属性；S2、设计门环结构的碰撞变形模式，并对门环结构进行分区设定；S3、根据各分区的厚度参数建立整车的参数化有限元模型；S4、将各分区的厚度参数作为设计变量，通过拉丁超立方设计方法进行采样与有限元仿真计算，基于仿真计算结果与厚度参数样本值构造响应面函数；S5、基于构造的响应面函数对各分区的厚度参数进行多目标优化并求解出各分区的厚度参数的最优解组合。上述方法在工程可行的前提下，能够快速设计满足碰撞性能的门环结构，并能在保证碰撞性能的同时对门环充分进行轻量化，对汽车结构设计方法具有重要的指导意义。重要的指导意义。重要的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种应对碰撞工况的门环结构设计方法


[0001]本专利技术涉及汽车制造
，特别是涉及一种应对碰撞工况的门环结构设计方法。

技术介绍

[0002]目前，随着车辆安全法规的不断升级，其中C－IASI中的小偏置碰工况越来越受到公众关注。此工况被称为最严苛碰撞工况，是对车体结构及乘员保护的极大考验。此外，C－IASI侧碰对车身侧面强度的要求也更加严格。当前，车辆侧面结构有一般传统结构(由B柱、上A柱、外门槛和A柱下加强板四个零件组成)和一体式门环。针对C－IASI安全法规，主要基于上述结构采用焊接加强板方法打补丁优化加强方式。其中，门环可以有效弥补传统结构出现的碰撞焊点失效开裂现象与避免增重过多问题，还可针对性对开发工况进行局部精细化设计与优化。
[0003]但是，目前工程上对于一体式门环结构碰撞工况的设计优化方法，多依靠工程师工程经验与手动调整参数，并采用整体加厚加强方式或者焊接补丁板来实现，这种方式的工作量大并且无法有效实现门环最大程度的轻量化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：提供一种应对碰撞工况的门环结构设计方法，该方法在工程可行的前提下，能够快速设计满足碰撞性能的门环结构，并能在保证碰撞性能的同时对门环充分进行轻量化，对汽车结构设计方法具有重要的指导意义。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种应对碰撞工况的门环结构设计方法，其包括以下步骤：
[0006]S1、获取目标基础车型的门环截面属性；
[0007]S2、根据门环截面属性，设计门环结构在碰撞工况中的碰撞变形模式，并对门环结构进行分区设定；
[0008]S3、根据门环结构的各分区的厚度参数建立整车的参数化有限元模型，并将该参数化有限元模型置于上述碰撞工况中；
[0009]S4、将各分区的厚度参数作为设计变量，并通过拉丁超立方设计方法对各分区的厚度参数进行采样，将各分区的厚度参数样本值代入参数化有限元模型进行有限元仿真计算，基于仿真计算结果与厚度参数样本值构造响应面函数；
[0010]S5、基于构造的响应面函数对各分区的厚度参数进行多目标优化，求解出各分区的厚度参数的最优解组合。
[0011]进一步的，在所述步骤S1中，门环截面属性包括截面惯性矩和全塑性截面弯矩。
[0012]进一步的，在所述步骤S2中，碰撞工况为小偏置碰或侧碰。
[0013]进一步的，在所述步骤S2中，对门环结构设定的分区包括A柱上端非变形区、A柱下端压溃变形区、B柱上端搭接区、B柱中部非变形区及B柱下端折弯变形区。
[0014]进一步的，在所述步骤S3中，根据门环结构的各分区的厚度参数建立整车的参数化有限元模型包括：根据目标车型信息设定各分区的厚度参数区间，根据各分区的厚度参数区间建立整车的参数化有限元模型。
[0015]进一步的，所述根据各分区的厚度参数区间建立整车的参数化有限元模型包括：根据各分区的厚度参数区间采用拉丁超立方设计方法建立整车的参数化有限元模型。
[0016]进一步的，在所述步骤S4中，基于仿真计算结果与厚度参数样本值构造响应面函数包括：基于仿真计算结果与厚度参数样本值通过神经网络或标准二次响应面方法或Kriging响应面法构造响应面函数。
[0017]进一步的，上述门环结构设计方法在所述步骤S5之后还包括：
[0018]S6、检查所述最优解组合是否满足目标车型的碰撞要求，若不满足要求，则返回上述步骤S2。
[0019]进一步的，上述门环结构设计方法在所述步骤S6之后还包括：
[0020]S7、对所述最优解组合对应的门环结构进行工程优化，并进行验算确认。
[0021]进一步的，上述步骤S7中，对所述最优解组合对应的门环结构进行工程优化包括：
[0022]对各分区的厚度参数值进行规整；
[0023]优化各分区的边界，调整各分区的范围。
[0024]上述技术方案所提供的一种应对碰撞工况的门环结构设计方法，与现有技术相比，其有益效果在于：上述方法针对门环的结构特征和碰撞要求，通过输入目标基础车型的门环截面属性，设计门环结构碰撞变形模式及分区设定，建立参数化门环结构的整车碰撞有限元模型，基于拉丁超立方设计抽样构造响应面函数并计算获得最优解；上述方法可在工程上快速并且实现高自动化设计门环结构最佳厚度组合，在满足碰撞性能的同时充分进行轻量化，对汽车结构研发工作具有重要的引导作用。此外，上述方法可以避免盲目设计门环截面，导致后期工程师反复分析、数据工程师反复更改数据，造成大量人力物力浪费。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例的应对碰撞工况的门环结构设计方法的流程图。
[0026]图2是本专利技术实施例的门环结构的结构示意图。
[0027]其中，1－下A柱压溃变形区，2－B柱下端折弯变形区，3－B柱中部非变形区，4－B柱上端搭接区，5－上A柱非变形区，10－上A柱，20－下A柱，30－B柱，40－门槛。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，应当理解的是，本专利技术中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]如图1和图2所示，本专利技术所提供的是一种应对碰撞工况的门环结构设计方法，其
包括以下步骤：
[0031]S1、获取目标基础车型的门环截面属性；
[0032]具体的，在本实施例中，门环截面属性包括截面惯性矩和全塑性截面弯矩，截面惯性矩为截面的形状属性，与材料无关，例如，上A柱10截面惯性矩代表了上A柱10的抗弯属性，即上A柱10的截面惯性矩越大，其抗弯性能越好；全塑性截面弯矩表现为截面的形状和材料属性综合作用效果，上A柱10的全塑性截面弯矩代表上A柱10发生全塑性变形时承受的最大弯矩。根据目标车型的上A柱10、下A柱20、门槛40与B柱30截面属性，并根据目标车的实际情况，设计截面惯性矩和全塑性截面弯矩属性相当的目标基础车的门环截面，直接考虑影响碰撞性能本质因素。
[0033]S2、根据门环截面属性，设计门环结构在碰撞工况中的碰撞变形模式，并对门环结构进行分区设定；
[0034]具体的，本实施例以C－IASI小偏置碰及侧碰工况为例，基于车型信息分别设计车身门环结构在C－IASI小偏置碰与侧碰的变形模式，并将门环结构主要分为上A柱非变形区5、下A柱压溃变形区1、B柱上端搭接区4、B柱中部非变形区3及B柱下端折弯变形区2。
[0035]其中，设置分区的主要方法与原则包括：
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应对碰撞工况的门环结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取目标基础车型的门环截面属性；S2、根据门环截面属性，设计门环结构在碰撞工况中的碰撞变形模式，并对门环结构进行分区设定；S3、根据门环结构的各分区的厚度参数建立整车的参数化有限元模型，并将该参数化有限元模型置于上述碰撞工况中；S4、将各分区的厚度参数作为设计变量，并通过拉丁超立方设计方法对各分区的厚度参数进行采样，将各分区的厚度参数样本值代入参数化有限元模型进行有限元仿真计算，基于仿真计算结果与厚度参数样本值构造响应面函数；S5、基于构造的响应面函数对各分区的厚度参数进行多目标优化，求解出各分区的厚度参数的最优解组合。2.根据权利要求1所述的应对碰撞工况的门环结构设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中，门环截面属性包括截面惯性矩和全塑性截面弯矩。3.根据权利要求1所述的应对碰撞工况的门环结构设计方法，其特征在于，在所述步骤S2中，碰撞工况为小偏置碰或侧碰。4.根据权利要求1所述的应对碰撞工况的门环结构设计方法，其特征在于，在所述步骤S2中，对门环结构设定的分区包括上A柱非变形区、下A柱压溃变形区、B柱上端搭接区、B柱中部非变形区及B柱下端折弯变形区。5.根据权利要求1所述的应对碰撞工况的门环结构设计方法，其特征在于，在所述步骤S3中，根据门环结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林德佳，李伟，徐义博，刘彦梅，郑颢，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：