在汽車碰撞中采用efgm模擬車前照燈燈罩材料破損的方法
【專利摘要】在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，將燈罩采用四面體單元進(jìn)行離散元，預(yù)置背景網(wǎng)格；賦予燈罩塑性損傷本構(gòu)材料，采用內(nèi)聚元斷裂法判定離散點(diǎn)之間承受多大力時(shí)，發(fā)生脫離，即表達(dá)出斷裂的效果；通過試驗(yàn)法標(biāo)定相應(yīng)車型燈罩本構(gòu)參數(shù)和EFGM算法本身參數(shù)：將燈罩裝配至整車模型內(nèi)，對(duì)整車碰撞進(jìn)行仿真分析：如果整車碰撞的仿真過程及其結(jié)果符合預(yù)期的真實(shí)情況，則給出零部件損傷評(píng)定；如果整車碰撞的仿真過程及其結(jié)果不符合預(yù)期的真實(shí)情況，則調(diào)整模型。引入內(nèi)聚元斷裂法則的EFGM避免了傳統(tǒng)FEM的網(wǎng)格依賴性缺陷，得以保證裂紋路徑的隨機(jī)特征，更真實(shí)地表達(dá)材料性能、還原碰撞事件。
【專利說明】
在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于汽車碰撞建模領(lǐng)域，具體說是一種在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]CAE技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用已日漸完善，從汽車零部件設(shè)計(jì)到整車性能分析;從汽車結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度到內(nèi)外流場分析;從傳統(tǒng)材料的使用到新型材料的輕量化要求，CAE技術(shù)均發(fā)揮著巨大的指導(dǎo)作用。尤其在汽車碰撞領(lǐng)域，CAE分析已形成了成熟的NCAP等一系列規(guī)范， 在車輛碰撞事件中給予了詳細(xì)的分析指導(dǎo)。然而現(xiàn)階段車輛碰撞事件CAE仿真中，是以FEM 為主的。FEM雖然具有高效、穩(wěn)定、高精確度的優(yōu)點(diǎn)，也存在一些無法避免的缺陷。在對(duì)脆性、 半脆性材料仿真評(píng)估中，如果使用FEM描述脆性斷裂，對(duì)斷裂路徑的捕捉很大程度上依賴于網(wǎng)格密度和單元質(zhì)量，同時(shí)難以避免地產(chǎn)生偽變形能誤差以及網(wǎng)格畸變甚至是負(fù)體積等問題。
[0003]由于斷裂問題存在路徑隨機(jī)性的問題，一些無網(wǎng)格技術(shù)，如SPH、DEM、EFGM等，被逐漸引入到脆性材料的斷裂模擬中。這些相對(duì)成熟且商業(yè)化程度較高的無網(wǎng)格技術(shù)中，SPH更適宜描述流動(dòng)性較強(qiáng)的材料和材料的流動(dòng)行為，DEM則在對(duì)材料的強(qiáng)度評(píng)估上存在精度不足的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在上述缺點(diǎn)或者不足，本發(fā)明提供了一種在汽車碰撞中采用EFGM 模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，對(duì)斷裂路徑的隨機(jī)性和材料強(qiáng)度的評(píng)估給予了足夠的精度和可靠性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，具體步驟如下:
[0006]S1.將燈罩采用N面體單元進(jìn)行離散元，預(yù)置背景網(wǎng)格；
[0007]S2.賦予燈罩塑性損傷本構(gòu)材料，采用內(nèi)聚元斷裂法判定離散點(diǎn)之間承受多大力時(shí)，發(fā)生脫離；
[0008]S3.采用標(biāo)定試驗(yàn)相應(yīng)車型燈罩本構(gòu)參數(shù)和EFGM算法參數(shù):
[0009]如果仿真結(jié)果與標(biāo)定試驗(yàn)保持一致，則進(jìn)行步驟S4;
[0010]如果仿真結(jié)果與標(biāo)定試驗(yàn)不一致，則繼續(xù)調(diào)參，直至滿足要求；[〇〇11] S4.將燈罩裝配至整車模型內(nèi)，對(duì)整車碰撞進(jìn)行仿真分析:如果整車碰撞的仿真過程及其結(jié)果符合預(yù)期的真實(shí)情況，則給出零部件損傷評(píng)定;如果整車碰撞的仿真過程及其結(jié)果不符合預(yù)期的真實(shí)情況，則調(diào)整模型。
[0012] 進(jìn)一步的，步驟S1中的N面體單元為四面體單元。[0〇13] 進(jìn)一步的，步驟S2中本構(gòu)材料為HJC2本構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步的，對(duì)于脆性材料，采用剛性內(nèi)聚元法，裂紋的擴(kuò)展以最大抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)。
[0015]進(jìn)一步的，對(duì)于半脆性材料，采用塑性內(nèi)聚元法，裂紋的擴(kuò)展仍以最大拉應(yīng)力為準(zhǔn)。
[0016]更進(jìn)一步的，步驟S4中，裝配至整車有限元模型內(nèi)。[0〇17]更進(jìn)一步的，上述方法中采用MLSA構(gòu)建形函數(shù)，Galerkin弱形式建立系統(tǒng)離散方程，邊界引入拉格朗日乘子。[〇〇18]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，能夠取得如下的技術(shù)效果:引入內(nèi)聚元斷裂法則的EFGM避免了傳統(tǒng)FEM的網(wǎng)格依賴性缺陷，得以保證裂紋路徑的隨機(jī)特征，更真實(shí)地表達(dá)材料性能、還原碰撞事件。背景網(wǎng)格空間積分，保證了計(jì)算精度，給出零件損傷評(píng)定的穩(wěn)定性和可靠性，在不失精度的同時(shí)，又保證了計(jì)算效率?！靖綀D說明】
[0019]本發(fā)明共有附圖6幅:
[0020]圖1為本發(fā)明流程框圖；[0021 ]圖2為四面體單元預(yù)置背景網(wǎng)格示意圖；[〇〇22]圖3為剛性內(nèi)聚元法坐標(biāo)圖；[〇〇23]圖4為塑性內(nèi)聚元法坐標(biāo)圖；
[0024]圖5為車燈燈罩裝配至整車模型內(nèi)示意圖；[〇〇25]圖6為整車正面碰撞仿真示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。EFGM作為一種無網(wǎng)格技術(shù)，采用MLSA構(gòu)建形函數(shù)，Galerkin弱形式建立系統(tǒng)離散方程，邊界引入拉格朗日乘子，借由背景網(wǎng)格進(jìn)行空間積分，既能避免FEM的一些天然缺陷，又能保證計(jì)算精度。[〇〇27] 實(shí)施例1
[0028]在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，具體步驟如下:[0〇29] S1.將燈罩采用四面體單元(4-node tetrahedron)進(jìn)行離散元，預(yù)置背景網(wǎng)格； [〇〇3〇] S2.賦予燈罩塑性損傷HJC2本構(gòu)材料，采用內(nèi)聚元斷裂法判定離散點(diǎn)之間承受多大力時(shí)，發(fā)生脫離，即表達(dá)出斷裂的效果；[〇〇31] S3.采用標(biāo)定試驗(yàn)相應(yīng)車型燈罩本構(gòu)參數(shù)和EFGM算法本身參數(shù):如果仿真結(jié)果與標(biāo)定試驗(yàn)保持一致，則進(jìn)行步驟S4;如果仿真結(jié)果與標(biāo)定試驗(yàn)不一致，則調(diào)整燈罩本構(gòu)參數(shù)和EFGM算法本身參數(shù)；
[0032]為使對(duì)標(biāo)仿真與試驗(yàn)保持一致，需要不斷調(diào)參，直至與試驗(yàn)吻合，并有可能需要設(shè)置對(duì)照試驗(yàn)以檢驗(yàn)參數(shù)適應(yīng)性；
[0033]S4.將燈罩裝配至裝配至整車有限元模型內(nèi)，對(duì)整車碰撞進(jìn)行仿真分析:如果整車碰撞的仿真過程及其結(jié)果符合預(yù)期的真實(shí)情況，則給出零部件損傷評(píng)定;如果整車碰撞的仿真過程及其結(jié)果不符合預(yù)期的真實(shí)情況，則調(diào)整模型。
[0034]對(duì)于脆性材料，采用剛性內(nèi)聚元法，裂紋的擴(kuò)張以最大抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)，考慮材料裂紋萌生及擴(kuò)展，使得裂紋的擴(kuò)展可沿緊支撐空間內(nèi)的任意方向進(jìn)行，如圖3所示。對(duì)于半脆性材料，采用塑性內(nèi)聚元法，裂紋的擴(kuò)張仍以最大拉應(yīng)力為準(zhǔn)；即考慮了材料的塑性應(yīng)變部分，同時(shí)以等效塑性應(yīng)變和最大拉應(yīng)力來控制裂紋的萌生，如圖4所示。
[0035]考慮PC/PMMA類高分子材料成分配比的變化會(huì)帶來材料性能的巨大差異，通過試驗(yàn)法標(biāo)定相應(yīng)車型車燈的上述參數(shù)，以保證提高了材料本構(gòu)、內(nèi)聚元法、EFGM算法參數(shù)的精度和適用性;在上述參數(shù)基本確定后，裝配至整車有限元模型內(nèi)，完成整車碰撞分析，給出零部件損傷評(píng)定。
[0036]本發(fā)明有別于傳統(tǒng)技術(shù)，對(duì)于整車碰撞中的半脆性材料，車燈燈罩，借助EFGM進(jìn)行仿真，并應(yīng)用于零件損傷評(píng)定，保證了損傷的可靠性;本構(gòu)模型以及內(nèi)聚元法閥值的試驗(yàn)法參數(shù)標(biāo)定，保證了材料性能的真實(shí)性和有效性;分析中對(duì)于邊界條件、積分方式以及時(shí)間步長控制的合理匹配，提高了計(jì)算效率。
[0037]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，其特征在于，具體步驟如下:S1.將燈罩采用N面體單元進(jìn)行離散元，預(yù)置背景網(wǎng)格；S2.賦予燈罩塑性損傷本構(gòu)材料，采用內(nèi)聚元斷裂法則判定離散點(diǎn)之間承受多大力時(shí)，發(fā)生脫離；S3.采用標(biāo)定試驗(yàn)法調(diào)整相應(yīng)車型燈罩的具體本構(gòu)參數(shù)和EFGM算法參數(shù): 如果仿真結(jié)果與標(biāo)定試驗(yàn)保持一致，則進(jìn)行步驟S4; 如果仿真結(jié)果與標(biāo)定試驗(yàn)不一致，則繼續(xù)調(diào)參，直至滿足要求；S4.燈罩裝配至整車模型內(nèi)，對(duì)整車碰撞進(jìn)行仿真分析:如果整車碰撞的仿真過程及其結(jié)果符合預(yù)期的真實(shí)情況，則給出零部件損傷評(píng)定；如果整車碰撞的仿真過程及其結(jié)果不符合預(yù)期的真實(shí)情況，則調(diào)整模型。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，其特征在于，步驟SI中的N面體單元為四面體單元。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，其特征在于，步驟S2中本構(gòu)材料為HJC2本構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，其特征在于，對(duì)于脆性材料，采用剛性內(nèi)聚元法，裂紋的擴(kuò)展以最大抗拉強(qiáng)度為準(zhǔn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，其特征在于，對(duì)于半脆性材料，采用塑性內(nèi)聚元法，裂紋的擴(kuò)展仍以最大拉應(yīng)力為準(zhǔn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，其特征在于，步驟S4中，裝配至整車有限元模型內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在汽車碰撞中采用EFGM模擬車前照燈燈罩材料破損的方法，其特征在于，上述方法中采用MLSA構(gòu)建形函數(shù)，Galerkin弱形式建立系統(tǒng)離散方程，邊界引入拉格朗日乘子。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105975681SQ201610287279
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】田雨農(nóng), 王冬
【申請(qǐng)人】大連樓蘭科技股份有限公司