汽車接觸碰撞仿真中的關鍵技術研究.pdf

1、計算機仿真技術在汽車設計制造中得到了越來越廣泛的應用，特別是在汽車碰撞安全性設計中，仿真技術為縮短開發(fā)周期、降低成本起著很重要的作用。計算效率和計算精度是汽車接觸碰撞仿真技術的關鍵。本文對參數反求方法、殼單元和沙漏控制算法、多時間步長算法等影響效率和精度的關鍵理論和方法進行了系統(tǒng)研究。 本文的主要創(chuàng)新點包括以下幾個方面： (1)材料參數的精度是影響仿真精度的關鍵因素。本文利用遺傳算法的全局優(yōu)化的優(yōu)勢，提出了一種基于改進遺

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

3、用正問題計算的次數。為了進一步提高計算效率，本文提出用解析式和有限元仿真結合的方法從沖壓過程直接反求材料塑性參數。算例表明本方法在保證精度的前提下大幅度提高了計算效率。 (2)殼單元算法是汽車接觸碰撞仿真的核心算法之一。針對汽車碰撞和沖壓成形過程的特點，本文提出了一種新的殼單元算法，編制了相應程序并集成到自主研發(fā)的碰撞仿真軟件之中。該算法采用面內一點積分、物理穩(wěn)定沙漏控制的計算格式，針對物理穩(wěn)定單元存在的翹曲構型計算不精確和翹曲

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

5、定因素。對剛性連接的子循環(huán)方法也進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行某微車的約束系統(tǒng)改進優(yōu)化，初始約束系統(tǒng)模型經過試驗驗證后被用來進行相關參數的優(yōu)化。對于整車安全性的改進，采用結合結構碰撞安全性分析改進和約束系統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化的方法進行。結構改進的好壞最終由車身變形的指標和假人的傷害指標來評判。 綜上所述，本文在參數反演方法、殼單元和沙漏控制技術、