[发明专利]在与刚性墙碰撞的车辆的时间推进模拟中提供详细的刚性墙受力总结的方法和系统

说明书

本申请公开了一种用于在与刚性墙碰撞的车辆的时间推进数字模拟中提供详细的刚性墙受力总结的方法和系统。车辆的有限元分析（FEA）模型和刚性墙定义被接收。所述FEA模型包括由组织成组的多个有限元连接的多个节点。所述刚性墙包括一个或多个部分，每一部分对应于设置在刚性墙上的负荷传感器。由用户定义期望有详细的刚性墙受力（RWF）总结的组的清单。针对FEA模型中的每个节点计算贡献权重因子。执行与刚性墙碰撞的车辆的时间推进模拟。在每个求解周期，根据节点类型计算每个节点的节点力贡献。将采用贡献权重因子修正后的所计算得到的节点力贡献累加到各个组和部分的详细的RWF总结中。给出全面详细的RWF总结。

技术领域

本发明总的涉及计算机辅助工程分析，更具体地说，涉及一种用于在与刚性墙碰撞的车辆（例如，汽车）的时间推进模拟中提供详细的刚性墙受力总结的方法和系统。

背景技术

计算机辅助工程分析（CAE）已在很多任务中用于支持工程师。例如，在结构或产品设计程序中，CAE分析特别是有限元分析（FEA），常常被用来评估不同负荷条件（例如静态的或者动态的）下的响应（例如应力、位移等等）。一种最重要的计算机模拟是模拟与刚性墙碰撞的车辆。刚性墙可以是静止的或运动的。通常，车辆向空间上固定的刚性墙移动。但是，在模拟汽车的顶盖挤压过程中，刚性墙向静止的汽车移动。这样的模拟可用于辅助用户设计汽车以满足安全要求。所收集的一个关键信息是由汽车和刚性墙之间的撞击所引起的刚性墙受力（rigid wall force，RWF）。根据现有技术的方法，在这样的数字模拟中提供总的刚性墙受力总结（summary）。但是，汽车工程师希望了解到该总的刚性墙受力的空间分布，从而可以设计和/或构造更好的汽车。在物理原型的撞击测试中，通常安装有多个负荷传感器（load cell）以确定空间受力分布情况（即刚性墙的不同位置或部分的RWF），其中的每一个负荷传感器都连接到刚性墙的一部分。但是，这种受力分布信息没有提供关于每个车辆结构部件对总的刚性墙受力做出怎样的贡献的任何细节。对于复杂的车辆结构，这样的详细信息不能通过实验获得。设计工程师在结构组件设计和修改中使用这样的信息来确定车辆上的负荷路径。因此，期望有一种用于在与刚性墙碰撞的车辆的时间推进模拟中提供详细的刚性墙受力总结的方法和系统。

发明内容

这部分用于总结本发明的一些方面，并简洁介绍一些优选的实施例。此处的这部分、以及摘要和标题中可能会进行简化或者省略，以避免使这部分的目的不清晰。这样的简化或省略并不用于限制本发明的范围。

本申请公开了一种用于在与刚性墙碰撞的车辆的时间推进数字模拟中提供详细的刚性墙受力总结的方法和系统。根据本发明的一个方面，在其上安装有有限元分析应用模块的计算机系统中接收车辆的计算机模型（例如，FEA模型）和刚性墙定义。该FEA模型包括由组织成组的有限元连接的多个节点。该刚性墙包括一个或多个部分，每个部分对应于安装在其上的负荷传感器。由用户（即，负责汽车设计和/或制造的工程师/科学家）定义期望有详细的刚性墙受力（RWF）总结的组的清单（也就是，节点的清单、有限元的清单、车辆的结构零件（例如，保险杠或者保险杠的一部分等）。这些组中的每一组都可以与任意数量的刚性墙部分相互作用。如果没有定义组的清单，将会创建默认的清单（例如，在清单中包括FEA模型的所有结构零件）。为FEA模型中的每个节点计算贡献权重因子。当一节点仅属于清单中的一个组时，贡献权重因子是1（也就是，对RWF的节点力贡献完全是这个组的）。当一节点由一个以上的组共享时，计算针对每个组的对应贡献权重因子。在一个实施例中，贡献权重因子由共享该节点的组的数量决定。在另一个实施例中，贡献权重因子由组之间的比率确定（例如面积、质量、或者体积比）。