[发明专利]一种吸能模块有限元模型开孔参数化变形方法、介质和系统

说明书

本发明涉及汽车计算机辅助设计领域，更具体的说，涉及一种吸能模块有限元模型开孔参数化变形方法，本方法包括步骤1、导入吸能模块的有限元模型；步骤2、根据有限元模型的外表面，生成全封闭的三角形壳单元；步骤3、删除有限元模型的四面体体单元，保留材料模型属性；步骤4、在开孔区域的壳单元上建立二维网格变形控制块；步骤5、移动二维网格变形控制块的节点；步骤6、对三角形壳单元进行网格重构；步骤7、由重构的三角形壳单元生成新的四面体体单元，并赋予原来的材料模型属性；步骤8、删除重构的三角形壳单元。本发明实现吸能模块有限元模型开孔尺寸的参数化变化，快速生成不同开孔尺寸的有限元模型，缩短开发周期，降低开发费用。

技术领域

本发明涉及汽车计算机辅助设计领域，更具体的说，涉及一种吸能模块有限元模型开孔参数化变形方法、介质和系统。

背景技术

行人是道路使用者中的弱势群体，属于交通事故中的高危人群。在车辆与行人碰撞事故中，车辆撞击行人腿部，导致下肢发生损伤。图1揭示了现有技术中汽车前端的结构示意图，如图1所示，为了改善车辆的行人保护小腿碰撞性能，往往需要在保险杠蒙皮3和前横梁总成1之间的空隙中添加吸能模块2，吸能模块2可以是吸能泡沫。

另外，国家法规要求，汽车前端零件如发动机前盖、大灯、雷达等，在低速碰撞时不被损坏。汽车前端的吸能泡沫能在低速碰撞中吸收碰撞能量，从而减少汽车前端零件的损坏。

因此，汽车前端吸能泡沫的吸能效果对行人保护小腿碰撞性能和整车低速碰撞性能均有重要影响。为了控制吸能泡沫的吸能效果，一般需要对吸能泡沫模型进行结构优化，例如在泡沫上开孔，通过更改开孔的尺寸来改善吸能泡沫的吸能性能。

不同车型的车身重量、前横梁总成的高度、保险杠蒙皮和前横梁总成之间的空隙等参数均不相同，导致各个车型的前端吸能泡沫无法共用。每款车型的前端吸能泡沫均需要重新设计。设计工程师通过结构优化，找到最佳的开孔尺寸，使得吸能泡沫能同时满足小腿碰撞性能和低速碰撞性能。

为了分析不同开孔尺寸的汽车前端吸能泡沫的小腿碰撞性能和低速碰撞性能，往往需要CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)工程师制作不同开孔尺寸的吸能泡沫CAD数据，之后CAE(Computer Aided Engineering，计算机辅助工程)工程师根据CAD数据建立对应的有限元模型，并将吸能泡沫有限元模型分别加入小腿碰撞分析工况和低速碰撞工况中，之后分别进行计算，并提取结果进行后处理分析。之后根据分析结果，判断吸能泡沫开孔的变化，并将新的泡沫开孔尺寸反馈给CAD工程师，接下来按照之前的步骤进行新一轮的优化分析，直到最后找到合适的吸能泡沫开孔尺寸。

整个分析和优化过程复杂繁琐，最后获得的优化结构也不一定是最优解，甚至不能满足所有的分析工况要求。

当车身结构数据发生更改时，例如前保险杠蒙皮结构发生更改，则原来的结构就不一定满足小腿碰撞性能或低速碰撞性能，这时候需要重新开始，投入大量的人力和时间进行新一轮的优化工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸能模块有限元模型开孔参数化变形方法，解决现有技术中吸能模块开孔尺寸变形优化过程复杂，需要在不同数据模型中切换的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种吸能模块有限元模型开孔参数化变形方法，包括：

步骤1、导入吸能模块的有限元模型，所述有限元模型采用四面体体单元，所述四面体体单元的表面均为三角形；

步骤2、根据有限元模型的外表面，生成全封闭的三角形壳单元；

步骤3、删除有限元模型的四面体体单元，保留材料模型属性；

步骤4、在有限元模型的开孔区域的壳单元上建立二维网格变形控制块，所述二维网格变形控制块，关联其覆盖的三角形壳单元；