一种整车翻滚碰撞仿真方法、计算机设备及存储介质与流程

1.本发明属于车辆安全设计技术领域，具体涉及一种整车翻滚碰撞仿真方法，基于ls-dyna显式有限元软件实现。


背景技术：

2.交通事故中整车翻滚是一种致死率极高的事故形态。根据中国交通事故深入调查数据库(china in-depth accident study，cidas)统计数据显示，在造成乘用车车内人员伤亡的事故中，涉及翻滚的事故比例达到17.2％。c-ncap拟在2025版中以加分的形式引入该工况的评价。因此，建立翻滚保护开发工况研究十分必要。
3.cn113022709a公开了一种车身顶棚结构的开发方法和车身顶棚结构,开发方法包括如下步骤：搭载整车模型,并进行翻滚仿真；根据翻滚仿真，提取顶棚结构的最大翻滚载荷；将所述最大翻滚载荷施加至整车模型的顶棚结构，并同时设置对应整车模型的整车模态、整车刚度、整车强度；识别顶棚结构的结构承载路径；根据结构承载路径，设计顶棚结构的承载结构。该开发是先翻滚仿真提取最大翻滚载荷，再将该最大翻滚载荷作为条件输入进行再次模拟，获得的承载路径更为接近现实，而再次模拟过程中加入其它边界条件时，不再进行翻滚模拟，可以节省仿真模拟的难度,大大降低运算时间。
4.传统碰撞工况仿真模型计算终止时间一般小于200毫秒，翻滚工况因为需要对整个车辆运动过程进行仿真，一般计算终止时间可达2秒，这使得翻滚工况计算时间远远长于传统工况。在使用112核cpu计算服务器下，模型计算时间超过8天。超长模型计算时间导致性能开发周期冗长，无法满足产品项目开发节点要求。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种整车翻滚碰撞仿真方法，将翻滚工况模型计算时间由8天缩短至1天，满足项目开发周期需求。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.作为本发明的一方面，提供一种整车翻滚碰撞仿真方法，其基于ls-dyna软件，包括以下步骤：
8.s1.对模型中除底盘部件之外的零件进行刚体化处理；
9.s2.对翻滚工况中不发生变形的底盘部件进行刚体化处理；
10.s3.对翻滚工况中发生变形的底盘结构部件进行1d化降维处理；
11.s4.设置模型初始时间步长；
12.s5.建立传感器参数；
13.s6.建立模型刚柔转换参数；
14.s7.建立模型时间步长转换参数。
15.进一步地，所述步骤s1中，除底盘部件之外的零件的刚体化通过软件中的*constrained_nodal_rigid_body_master关键字实现。
16.更进一步地，所述步骤s2中，不发生变形的底盘部件进行刚体化处理通过对部件赋予刚体材料实现。
17.更进一步地，所述步骤s3中，1d化降维处理采用beam单元模拟，赋予其相应部件关键力学性能参数。
18.更进一步地，所述步骤s4中，初始时间步长设置为5e-6秒。
19.更进一步地，所述步骤s5中，通过软件中的*sensor_define模块建立车身与地面接触力传感器。
20.更进一步地，所述步骤s6中，当所述步骤s5建立的传感器识别到车身与地面接触之后，通过*sensor_control模块关闭步骤s1中建立的刚性体，以实现部件由刚体到柔体转换。
21.更进一步地，所述步骤s7中，当所述步骤s5建立的传感器识别到车身与地面接触之后，通过*sensor_control模块将所述步骤s4中设置的时间步长更改为5e-7秒。
22.作为本发明的第二方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法。
23.作为本发明的第三方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法。
24.本发明具有以下有益效果：
25.1)大幅降低仿真模型计算时间，保证翻滚碰撞性能开发周期满足产品开发节点需求。
26.2)节约服务器计算资源，单项目可节约服务器计算资源160000核时。
27.3)项目开发周期内可进行多轮仿真优化，提高车辆翻滚碰撞安全性能。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1为本发明实施例1所述整车翻滚碰撞仿真方法整体流程图；
30.图2为本发明实施例2所述计算机设备结构示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.一种整车翻滚碰撞仿真方法，其基于ls-dyna软件，包括以下步骤：
34.s1.对模型中除底盘部件之外的零件进行刚体化处理；
35.s2.对翻滚工况中不发生变形的底盘部件进行刚体化处理；
36.s3.对翻滚工况中发生变形的底盘结构部件进行1d化降维处理；
37.s4.设置模型初始时间步长；
38.s5.建立传感器参数；
39.s6.建立模型刚柔转换参数；
40.s7.建立模型时间步长转换参数。
41.进一步地，所述步骤s1中，除底盘部件之外的零件的刚体化通过软件中的*constrained_nodal_rigid_body_master关键字实现。
42.更进一步地，所述步骤s2中，不发生变形的底盘部件进行刚体化处理通过对部件赋予刚体材料实现。
43.更进一步地，所述步骤s3中，1d化降维处理采用beam单元模拟，赋予其相应部件关键力学性能参数。
44.更进一步地，所述步骤s4中，初始时间步长设置为5e-6秒。
45.更进一步地，所述步骤s5中，通过软件中的*sensor_define模块建立车身与地面接触力传感器。
46.更进一步地，所述步骤s6中，当所述步骤s5建立的传感器识别到车身与地面接触之后，通过*sensor_control模块关闭步骤s1中建立的刚性体，以实现部件由刚体到柔体转换。
47.更进一步地，所述步骤s7中，当所述步骤s5建立的传感器识别到车身与地面接触之后，通过*sensor_control模块将所述步骤s4中设置的时间步长更改为5e-7秒。
48.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法。
49.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法。
50.实施例1
51.如图1所示，本发明实施例1为一种整车翻滚碰撞仿真方法，基于ls-dyna软件实现，包括以下步骤：
52.第一步，对模型中除底盘部件之外的零件进行刚体化处理。刚体化通过
53.*constrained_nodal_rigid_body_master关键字实现。
54.第二步，结合试验结果等识别出翻滚工况中发生变形的底盘结构部件。对不发生变形的底盘部件进行刚体化处理。刚体化通过对部件赋予刚体材料实现。
55.第三步，对发生变形的底盘结构部件进行1d化降维处理，采用beam单元模拟，赋予其相应部件关键力学性能参数。
56.第四步，设置模型初始时间步长。初始时间步长设置为5e-6秒，10倍于传统碰撞模型。
57.第五步，建立传感器参数。通过*sensor_define建立车身与地面接触力传感器。
58.第六步，建立模型刚柔转换参数。当第五步中建立的传感器识别到车身与地面接
触之后，通过*sensor_control关闭第一步中建立的*constrained_nodal_rigid_body_master关键字，以实现相关部件有刚体到柔体转换，保证与地面接触后计算准确性。
59.第七步，建立模型时间步长转换参数。当第五步中建立的传感器识别到车身与地面接触之后，通过*sensor_control将第四步中设置的时间步长更改为5e-7秒，保证模型与地面接触后计算稳定性。
60.本实施例具有以下优点：
61.1)通过*constrained_nodal_rigid_body_master关键字进行模型刚化，操作简单，只需选择相应节点，且容错率高，模型不易报错。
62.2)结合以往试验试验结果对翻滚工况中发生变形的底盘结构部件进行识别，可提高建模准确性。
63.3)对发生变形的底盘结构部件进行1d化降维处理，可保证在大时间步长下稳定计算，同时保证整车运动姿态准确性。
64.4)初始时间步长设置为5e-6秒，10倍于传统碰撞模型。经过验证，该时间步长是在不对整车模型网格尺寸大幅修改前提下，保证计算稳定最大时间步长。
65.5)通过*sensor实现模型刚柔自动转换，及模型时间步长自动转换，保证模型自动化水平。
66.实施例2
67.如图2所示，本发明实施例2为一种计算机设备的结构示意图，图2中示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图2显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
68.如图2所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
69.总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。
70.计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
71.系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图2未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom,dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
72.具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28
中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
73.计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。另外，本实施例中的计算机设备12，显示器24不是作为独立个体存在，而是嵌入镜面中，在显示器24的显示面不予显示时，显示器24的显示面与镜面从视觉上融为一体。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
74.处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种乘用车轻量化仿真方法。
75.实施例3
76.本发明实施例3提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本技术所有发明实施例提供的一种乘用车轻量化仿真方法。
77.可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
78.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
79.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
80.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在
涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
81.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种整车翻滚碰撞仿真方法，其基于ls-dyna软件，其特征在于，包括以下步骤：s1.对模型中除底盘部件之外的零件进行刚体化处理；s2.对翻滚工况中不发生变形的底盘部件进行刚体化处理；s3.对翻滚工况中发生变形的底盘结构部件进行1d化降维处理；s4.设置模型初始时间步长；s5.建立传感器参数；s6.建立模型刚柔转换参数；s7.建立模型时间步长转换参数。2.如权利要求1所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法，所述步骤s1中，除底盘部件之外的零件的刚体化通过软件中的*constrained_nodal_rigid_body_master关键字实现。3.如权利要求2所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法，所述步骤s1中，所述步骤s2中，不发生变形的底盘部件进行刚体化处理通过对部件赋予刚体材料实现。4.如权利要求3所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法，所述步骤s1中，所述步骤s3中，1d化降维处理采用beam单元模拟，赋予其相应部件关键力学性能参数。5.如权利要求4所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法，所述步骤s1中，所述步骤s4中，初始时间步长设置为5e-6秒。6.如权利要求5所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法，所述步骤s1中，所述步骤s5中，通过软件中的*sensor_define模块建立车身与地面接触力传感器。7.如权利要求6所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法，所述步骤s1中，所述步骤s6中，当所述步骤s5建立的传感器识别到车身与地面接触之后，通过*sensor_control模块关闭步骤s1中建立的刚性体，以实现部件由刚体到柔体转换。8.如权利要求7所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法，所述步骤s1中，所述步骤s7中，当所述步骤s5建立的传感器识别到车身与地面接触之后，通过*sensor_control模块将所述步骤s4中设置的时间步长更改为5e-7秒。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8中任意一项所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任意一项所述的一种整车翻滚碰撞仿真方法。

技术总结
本发明公开了一种整车翻滚碰撞仿真方法、计算机设备及存储介质，该仿真方法基于LS-DYNA软件，包括以下步骤：对模型中除底盘部件之外的零件进行刚体化处理；对翻滚工况中不发生变形的底盘部件进行刚体化处理；对翻滚工况中发生变形的底盘结构部件进行1D化降维处理；设置模型初始时间步长；建立传感器参数；建立模型刚柔转换参数；建立模型时间步长转换参数。本发明将翻滚工况模型计算时间由8天缩短至1天，满足项目开发周期需求。满足项目开发周期需求。满足项目开发周期需求。


技术研发人员：杨航 刘国军 王士彬
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/21