基于二次开发的汽车行人保护数值仿真自动化前处理系统

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1、Altair2012HyperWorks技术大会论文集基于HyperMesh二次开发的汽车行人保护数值仿真自动化前处理系统许宇能陆善彬叶辉同济大学汽车学院上海201804吉林大学汽车工程学院长春130022摘要：为了实现在行人保护数值仿真之前的自动、快速、准确的前处理工作，以代替重复、繁琐且精度不高的手动参考线划分、硬点确定和模型定位，本论文在HyperMesh二次开发的基础上，根据欧洲法规（EuroNCAP）对参考线划分、硬点确定和模型定位的要求，完成了汽车行人保护数值仿真自动化前处理系统的开发，系统主要解决的问题是：保险杠上下参考线的自动创建，发动机罩前沿参考线、侧

2、面参考线和包络线的自动创建，发动机罩硬点的自动搜索，头部模型对发动机罩的自动定位，腿部模型对保险杠的自动定位，大腿模型对保险杠和发动机罩的自动定位，可以使前处理工作变得准确而迅速。关键词：HyperMesh行人保护参考线定位硬点算法1前言[1]2009年我国发布了首部汽车对行人的碰撞保护法规（GB/T24550-2009），行人保护已成为汽车碰撞安全研究领域的热点。在行人碰撞保护CAE分析中，车辆前部碰撞区域的准确划分、冲击器模型的准确定位是关键技术。在车身造型设计阶段，必须对汽车造型的行人碰撞安全性进行评估，以消除可能对行人造成严重伤害的造型设计。这时，精确的参考线划

3、分和冲击器模型定位是正确进行CAE仿真分析的前提。[2]HyperMesh是现今业内公认的一流CAE仿真分析前处理软件，其本身提供的二次开发接口可以有效地提高CAE工作效率和准确性，本文基于TCL语言开发了带有自动参考线-1-Altair2012HyperWorks技术大会论文集划分、硬点搜索和冲击器模型定位功能的模块，替代了繁重的手动操作，例如进行侧面参考线划分时，通常需要经过确定模型边界点坐标、绘制参考线、平移确定切点、连接切点生成轮廓线、修整轮廓线等操作；又如进行大腿模型对发动机罩前沿部位定位时，需要计算发动机罩前沿参考线高度、保险杠前伸量、查表得出大腿冲击角度、

4、旋转并平移大腿模型、检查初始穿透并调整至合理位置、计算偏移向量等操作；而对于包络线的划分和硬点的寻找等则更加复杂，有的甚至无法用手动操作的方法实现。由此可见，问题的矛盾在于如何将分析人员从繁琐、重复且耗时的划线和定位工作中解放出来，同时提高划线和定位的精确度，将原本用时几小时甚至几天的工作缩减为几分钟，提高前处理的效率，为仿真分析做好铺垫。本课题便是基于这一理念所开发的一个自动、快速、准确的行人保护数值仿真前处理系统。2系统功能简述该系统主要由参考线创建模块、硬点搜索模块和自动定位模块组成，按照EuroNCAP[3，4]法规对行人保护的规定和要求，完成了汽车行人保护数值

5、仿真自动化前处理的工作。2.1参考线创建模块功能：根据所选部件和选项设置，完成车辆行人保护碰撞区域各参考线的自动划分，为冲击器模型碰撞目标点的选择提供参考依据。图1参考线创建模块操作界面图2参考线自动创建结果-2-Altair2012HyperWorks技术大会论文集2.2硬点搜索模块功能：搜索硬点并自动创建硬点报告。所谓硬点，是指发动机罩下方坚硬物件与发动机罩距离较近的点，即碰撞中最可能产生伤害的点。硬点的搜索能为头部模型对发动机罩碰撞时的选点提供参考依据。如图3所示为硬点搜索模块操作界面，图4为硬点自动搜索和自动创建硬点报告结果。图3硬点搜索模块操作界面图4硬点自动

6、搜索和自动创建硬点报告结果2.3自动定位模块功能：读入用户填写的信息文件，根据法规要求批量完成行人保护数值仿真前处理定位工作，包括腿部模型对保险杠定位、大腿模型对保险杠定位、大腿模型对发动机罩定位、成人及儿童头部模型对发动机罩定位；并自动创建求解器输入文件。如图5所示为自动定位模块操作界面，图6为头部模型自动定位的结果。图5自动定位模块操作界面图6头部模型自动定位结果-3-Altair2012HyperWorks技术大会论文集3算法研究3.1参考线创建算法参考线创建算法包括有保险杠上下参考线创建算法、发动机罩前沿参考线创建算法、发动机罩侧面参考线创建算法、发动机罩包络线

7、创建算法等，下面对其中所用到的截面线生成算法进行一下简要介绍。图7截面线生成算法示意图在程序中经常要用到的一个方法是平面与部件相交生成截面线。由于部件通常为有限元模型，其表面为众多细小的单元，因此生成的截面线不是光滑的几何曲线，而是由许多短小的直线段连接而成的。当部件表面存在凹痕或突起时，如图7所示，生成的截面线不符合法规要求，因为法规要求的是紧贴保险杠表面拉紧的软绳，软绳不会存在凹陷，特别是当凹痕或突起较大时，会使截面线在等分时误差增大。在程序中，解决该问题所用的方法如图8所示：-4-Altair2012HyperWorks技术大会论文