汽車接觸碰撞仿真中的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)制造中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，特別是在汽車碰撞安全性設(shè)計(jì)中，仿真技術(shù)為縮短開發(fā)周期、降低成本起著很重要的作用。計(jì)算效率和計(jì)算精度是汽車接觸碰撞仿真技術(shù)的關(guān)鍵。本文對(duì)參數(shù)反求方法、殼單元和沙漏控制算法、多時(shí)間步長(zhǎng)算法等影響效率和精度的關(guān)鍵理論和方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面： (1)材料參數(shù)的精度是影響仿真精度的關(guān)鍵因素。本文利用遺傳算法的全局優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)，提出了一種基于改進(jìn)遺

2、傳算法IP—μGA(a modified micro geneticalgorithm with the strategy of Intergeneration Projection)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的參數(shù)反求方法，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。為了克服遺傳算法計(jì)算耗時(shí)多的問題，本文提出一種直接從沖壓成形過程反求材料參數(shù)的方法。試驗(yàn)測(cè)量值為沖頭的力—位移曲線，而待求的參數(shù)包括材料的特性參數(shù)和本構(gòu)參數(shù)，采用移動(dòng)最小二乘響應(yīng)面法作為優(yōu)化方法以減少調(diào)

3、用正問題計(jì)算的次數(shù)。為了進(jìn)一步提高計(jì)算效率，本文提出用解析式和有限元仿真結(jié)合的方法從沖壓過程直接反求材料塑性參數(shù)。算例表明本方法在保證精度的前提下大幅度提高了計(jì)算效率。 (2)殼單元算法是汽車接觸碰撞仿真的核心算法之一。針對(duì)汽車碰撞和沖壓成形過程的特點(diǎn)，本文提出了一種新的殼單元算法，編制了相應(yīng)程序并集成到自主研發(fā)的碰撞仿真軟件之中。該算法采用面內(nèi)一點(diǎn)積分、物理穩(wěn)定沙漏控制的計(jì)算格式，針對(duì)物理穩(wěn)定單元存在的翹曲構(gòu)型計(jì)算不精確和翹曲

4、構(gòu)型膜鎖定問題，提出了兩種翹曲構(gòu)型沙漏控制策略，即：沙漏穩(wěn)定性因子法、非翹曲影響域法。大量的算例和試驗(yàn)驗(yàn)證表明本文的殼單元算法提高了計(jì)算精度和穩(wěn)定性。 (3)對(duì)汽車碰撞和沖壓成形過程的仿真基本上采用顯式時(shí)間積分的格式。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，采用多時(shí)間步長(zhǎng)積分方法能很大程度地提高計(jì)算效率。在深入研究多時(shí)間積分方法即子循環(huán)法的基礎(chǔ)上，本文提出了阻尼子循環(huán)法。該方法在常速度子循環(huán)法的基礎(chǔ)上引入阻尼項(xiàng)以消除由于使用子循環(huán)法引起的計(jì)算誤差和不穩(wěn)

5、定因素。對(duì)剛性連接的子循環(huán)方法也進(jìn)行了深入的研究和處理，以滿足碰撞過程仿真的需要。算例表明了阻尼子循環(huán)法的有效性。 (4)本文提出用遺傳算法進(jìn)行某微車的約束系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化，初始約束系統(tǒng)模型經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證后被用來進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化。對(duì)于整車安全性的改進(jìn)，采用結(jié)合結(jié)構(gòu)碰撞安全性分析改進(jìn)和約束系統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化的方法進(jìn)行。結(jié)構(gòu)改進(jìn)的好壞最終由車身變形的指標(biāo)和假人的傷害指標(biāo)來評(píng)判。 綜上所述，本文在參數(shù)反演方法、殼單元和沙漏控制技術(shù)、