[发明专利]汽车安全性协同设计中的有限元模型合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车制造技术领域的设计方法，具体是一种汽车安全性协同设计中的有限元模型合成方法。

背景技术

当今，在激烈的汽车制造领域，汽车制造商一方面要缩短研发的周期、加快产品上市速度、改善产品质量、降低生产成本，以满足不断变化的市场；另一方面消费者对汽车的安全性、舒适性提出了更高的要求。汽车制造商与零部件供应商强强联手，协同开发汽车产品可以很好的解决以上提及的问题。汽车碰撞安全性设计是汽车产品设计的一项重要内容。为了评估部件质量，部件需要在整车环境下进行碰撞仿真实验。然而，由于存在商业竞争与保密，各部件商与整车商迫切需要在不共享各自模型的条件下实现整车有限元模型的合成，以保护各自的模型信息(包括建模技术、结构形式、材料特性等)及商业利益。协作的双方如何在对各自透明的模型上正确完成整车模型的合成，成为该类汽车协同设计的关键问题。

经对现有技术的检索发现，在汽车设计领域，众多的研究集中在汽车的CAD协同设计上，很少涉及CAE协同，而且大多基于模型共享。倪晓宇等在《机械工程学报》2006，Vol.42(8)：71-77上发表的“协同CAE系统及其实现方法”较全面的介绍了CAE协同。文中提出了关于有限元前处理协同策略，其模型合成解决方案也是基于模型共享的，对于需要模型保密要求下的有限元模型的自动合成显然是不能实现的。S.D.Noh等在International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2005，Vol.26(5)：572-584上发表文章“Concurrent and Collaborative Process Planningfor Automotive General Assembly”(“面向汽车装配的并发协同过程研究”，《国际先进制造杂志》，2005，Vol.26(5)：572-584)，文中提到利用约束法实现对汽车各部件装配合成的过程安排，此方法基于汽车的几何信息，对于有限元模型则无能为力。因此，目前还没有一项成熟的设计方法可以实现在各个部件模型透明的情况下完成整车有限元模型的合成。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提出了一种汽车安全性协同设计中的有限元模型合成方法，使其满足整车商与部件商对模型信息的保密要求；不需人工干预，自动实现部件模型与整车模型的合成。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

第一步，在协同环境里整车商提供三个模型文件，这些模型文件可以用英文字母的组合分别表示为：SUB-FE-CAR、SUB-CAD-ENV、SUB-FE-ENV。其中SUB-FE-CAR对部件商不可见。部件商可以得到其余两个模型文件，并利用它们来设计、构造其部件CAD、CAE模型。这三个模型的说明如下：

◆SUB-FE-CAR：除部件外的整车有限元模型。

◆SUB-CAD-ENV：部件环境几何模型。该模型是一个非完整的几何体，表达了部件周围环境信息，以便部件厂商根据此环境模型设计出部件的几何体，使得部件的几何样式与周围环境协调，并确保它们之间无干涉产生。

◆SUB-FE-ENV：部件环境有限元模型。为了对整车商建模信息的保密，该模型只包含部件环境的节点、单元、部件信息。其作用是为部件厂商定义部件与周围环境的连接与接触信息。

第二步，部件商根据整车商提供的模型文件SUB-CAD-ENV、SUB-FE-ENV设计部件几何模型，然后对几何模型划分网格以获得部件有限元模型SUB-FE-PAR。

第三步，将SUB-FE-PAR与SUB-FE-CAR通过程序先进行车辆有限元模型与部件有限元模型的建模，然后合成得到整车有限元模型G-FE-CAR。

所述车辆有限元模型与部件有限元模型的建模，是指：为了能使部件与整车模型顺利合成，整车商与部件商在建立各自有限元模型时须根据以下技术要求进行：

①整车商为部件商指定部件模型中的ID范围，此ID号范围应用于待设计部件SUB-FE-PAR中的节点、单元、部件、材料、特性定义、接触定义、曲线定义等的ID标识。

②SUB-FE-PAR模型中应含有本模型中待输出的数据定义

③SUB-FE-PAR模型中应含有此模型与SUB-FE-ENV模型的接触定义，接触类型不受限制。