一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，包括：步驟a、當識別出軌跡輸入信息時，根據所述軌跡輸入信息構建所述異形梁的截面輪廓；步驟b、當接收到計算觸發(fā)指令時，將所述截面輪廓的全局坐標信息輸出至計算模塊；步驟c、當從所述計算模塊接收到所述截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出所述截面剛度特性；步驟d、當識別出軌跡調節(jié)信息時，根據所述軌跡調節(jié)信息修正所述截面輪廓中對應的局部坐標信息，返回至步驟b；其中，所述步驟b至所述步驟d被至少一次循環(huán)執(zhí)行。本發(fā)明的目的是提供一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其根據設計要求構建和調整異形梁的截面輪廓，能夠極大地縮短設計周期。
【專利說明】
一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車領域技術的不斷發(fā)展，新能源汽車、汽車輕量化設計等趨勢都對汽車的基本骨架結構提出了新的要求。而“梁”作為汽車骨架結構的重要組成部分，其截面特性對汽車的承載能力、安全性能有著重大影響。
[0003]傳統(tǒng)的梁的截面形狀多為較為規(guī)整的矩形，但是從某種程度上講，跳脫出傳統(tǒng)的截面形狀的異形梁截面，其可滿足輕量化設計的要求，同時更好地滿足用戶對于性能、安全方面的需求。
[0004]在目前的異形梁截面的設計中，大多沿用傳統(tǒng)的規(guī)整的截面形狀，并在該截面形狀的基礎上對局部進行調整，直至截面剛度特性滿足設計要求。此設計流程無法針對設計要求構造異形梁截面，且對截面形狀的調整較多地以來工程師的設計經驗，無法實現具有針對性的參數化設計，并且需要經過“設計一一分析一一改進設計一一分析”的反復過程，不僅造成極大的資源浪費，而且延長了汽車的設計周期。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其根據設計要求構建和調整異形梁的截面輪廓，能夠極大地縮短設計周期。
[0006]本發(fā)明提供了一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，包括:
[0007]步驟a、當識別出軌跡輸入信息時，根據所述軌跡輸入信息構建所述異形梁的截面輪廓；
[0008]步驟b、當接收到計算觸發(fā)指令時，將所述截面輪廓的全局坐標信息輸出至計算模塊；
[0009]步驟C、當從所述計算模塊接收到所述截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出所述截面剛度特性；
[0010]步驟d、當執(zhí)行所述步驟c之后識別出軌跡調節(jié)信息時，根據所述軌跡調節(jié)信息修正所述截面輪廓中對應的局部坐標信息，返回至步驟b;
[0011 ]其中，所述步驟b至所述步驟d被至少一次循環(huán)執(zhí)行。
[0012]優(yōu)選地，所述軌跡輸入信息包括以時間排序的多個初創(chuàng)節(jié)點的位置信息，并且，所述步驟a包括:順序形成在各初創(chuàng)節(jié)點處首尾相連的多段直線段，以創(chuàng)建由多段直線段封閉包圍形成的截面輪廓。
[0013]優(yōu)選地，所述軌跡調節(jié)信息包括至少一個添加節(jié)點的位置信息及偏移量，并且，所述步驟d包括:
[0014]步驟dl、將每個添加節(jié)點所在的直線段以該添加節(jié)點為界分割；
[0015]步驟d2、對每個添加節(jié)點實施對應的偏移量的補償，并使以該添加節(jié)點為界分割形成的直線段追隨該添加節(jié)點的補償。
[0016]優(yōu)選地，所述軌跡調節(jié)信息包括至少一個調整初創(chuàng)節(jié)點的位置信息及偏移量，并且，所述步驟d包括:
[0017]對每個所述調整初創(chuàng)節(jié)點實施對應的偏移量的補償，并使以該調整初創(chuàng)節(jié)點為界分割形成的直線段追隨該調整初創(chuàng)節(jié)點的補償。
[0018]優(yōu)選地，進一步包括:
[0019]步驟e、當執(zhí)行所述步驟c之后識別出平滑優(yōu)化指令時，將所述截面輪廓的全局坐標信息輸出至擬合模塊并實施平滑擬合；
[0020]其中，所述步驟e在所述步驟b至所述步驟d的全部循環(huán)執(zhí)行完成后被執(zhí)行。
[0021]所述步驟c包括:
[0022]步驟Cl:當從所述計算模塊接收到所述截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出所述截面剛度特性；
[0023]步驟c2:驗證所述截面剛度特性是否達標，若結果不達標，則輸出軌跡調節(jié)信息，若結果達標，則輸出平滑優(yōu)化指令。
【附圖說明】
[0024]以下附圖僅對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。
[0025]圖1為本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的流程圖。
[0026]圖2為本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的操作方法流程圖。
[0027]圖3為本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的實施例一的流程圖。
[0028]圖4為本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的實施例二的流程圖。
[0029]圖5為本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的實施例三的流程圖。
[0030]圖6為本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的實施例四的流程圖。
[0031]圖7a至圖7g為本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的一個實施例的可視化輸出的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了對發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】，在各圖中相同的標號表不相同的部分。
[0033]在本文中，“示意性”表示“充當實例、例子或說明”，不應將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點的技術方案。
[0034]為使圖面簡潔，各圖中的只示意性地表示出了與本發(fā)明相關部分，而并不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。
[0035]本發(fā)明的目的是提供一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其根據設計要求構建和調整異形梁的截面輪廓，能夠極大地縮短設計周期。
[0036]如圖1所示，在一個實施例中，提供了一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，包括:
[0037]步驟a、當識別出軌跡輸入信息時，根據所述軌跡輸入信息構建所述異形梁的截面輪廓；
[0038]步驟b、當接收到計算觸發(fā)指令時，將所述截面輪廓的全局坐標信息輸出至計算模塊；
[0039]步驟C、當從所述計算模塊接收到所述截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出所述截面剛度特性；
[0040]步驟d、當識別出軌跡調節(jié)信息時，根據所述軌跡調節(jié)信息修正所述截面輪廓中對應的局部坐標信息；
[0041 ]其中，所述步驟b至所述步驟d被至少一次循環(huán)執(zhí)行。
[0042]對應于以上的優(yōu)化方法，如圖2所示，設計人員可采用以下的操作流程:
[0043]步驟103，以異形梁的二維包絡尺寸為約束，構建異形梁的截面輪廓；
[0044]步驟104，計算截面輪廓的截面剛度特性；
[0045]步驟105，驗證截面輪廓的截面剛度特性，若驗證結果未達標則執(zhí)行步驟106;
[0046]步驟106，對截面輪廓實施局部調整，然后返回至步驟104。
[0047]其中，操作人員執(zhí)行步驟103時，其初步確定異形梁的二維包絡尺寸，并依據該二維包絡尺寸構建異形梁的截面輪廓，其中操作人員根據二維包絡尺寸輸入截面輪廓的外圍軌跡，當在步驟a中識別出該軌跡輸入信息時，可根據該軌跡輸入信息構建異形梁的截面輪廓。
[0048]隨后，操作人員執(zhí)行步驟104，即通過輸入計算觸發(fā)指令以計算該截面輪廓的截面剛度特性，當在步驟b中接收到該計算觸發(fā)指令時，該截面輪廓的全局坐標信息被輸出至計算模塊，并通過計算模塊計算截面剛度特性。
[0049]其中，截面剛度特性可主要包括異形梁在拉壓、彎曲、扭轉等工況下所體現的強度、剛度等力學性能:
[0050](I)拉壓工況下:抗拉(壓)剛度= EA，其中，E為異形梁材料的彈性模量(拉壓同性時)，A為截面面積。
[0051 ] (2)彎曲工況下:抗彎剛度=EIz，其中，E為異形梁材料的彈性模量，Iz為截面的慣性矩，，即截面對中性軸(Z)的二次矩。
[0052](3)扭轉工況下:抗扭剛度= GIp，其中，G為異形梁材料的切變模量，Ip為截面的極慣性矩，，即截面對軸心點的二次矩。
[0053]當在步驟b中通過計算模塊得到截面輪廓的截面剛度特性時，執(zhí)行步驟C，將得到的以上截面剛度特性進行可視化輸出，此時操作人員的操作流程進行至步驟105，根據可視化輸出的截面剛度特性驗證該截面輪廓的剛度特性是否符合設計標準，若驗證結果未達標則操作人員的操作流程進行至步驟106，對截面輪廓實施局部調整后返回至步驟104，對調整后新的截面輪廓重新計算截面剛度特性。對應地，本發(fā)明的截面輪廓的優(yōu)化方法進行至步驟d，當識別操作人員做出的軌跡調節(jié)信息時，根據軌跡調節(jié)信息修正涉及軌跡調節(jié)動作的局部坐標，以構建新的截面輪廓，并且返回至步驟b，以驗證新的截面輪廓的截面剛度特性。
[0054]因此在本發(fā)明的方法中，步驟b至步驟d被至少一次循環(huán)執(zhí)行，以完成一次截面輪廓的截面剛度特性驗證，當一次循環(huán)后得到的驗證結果不達標，則需要再一次的步驟b至步驟d的循環(huán)，直至得到達標的截面輪廓。
[0055]根據本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法以及對應的操作流程可知，本發(fā)明初始確定的異形梁的截面輪廓并非沿用現有已經存在的梁的截面形狀，而是根據例如梁的設置空間、連接位置等空間位置的要求設定的，然后根據初始設定的截面輪廓驗證該截面輪廓的剛度特性是否符合設計要求，這樣在步驟a以及對應的操作步驟103中初始確定的截面輪廓已經根據設計要求有針對性地剔除了大部分不符合設計要求的選擇，即初始設定的截面輪廓是面向功能的截面設計，從而極大地減少了設計的反復性，因此能夠降低設計成本。
[0056]進一步地，在本發(fā)明的優(yōu)化方法的步驟c中，當從計算模塊接收到截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出截面剛度特性，因此在對異形梁的截面輪廓的設計和調整過程中的每一次調整均可以實時地顯示截面的剛度特性，從而實現設計(調整動作)和功能(剛度特性)的一一對應，有助于加快設計進度，減少設計的反復性，降低設計成本。
[0057]另外，本發(fā)明的優(yōu)化方法對截面輪廓的設計是以截面的剛度特性為指示指標進行設計和驗證，因此從零部件級確保車身骨架的基本性能，從而減少了整車的設計反復性和設計成本。
[0058]具體地，如圖2所示，在對應于以上的優(yōu)化方法的操作流程中，在步驟103之前進一步包括:
[0059]步驟101，設定異形梁的截面面積范圍；
[0060]步驟102，根據異形梁的受力特性，設定滿足所示截面面積范圍的二維包絡尺寸。
[0061]其中，在步驟101中，異形梁的截面面積范圍由該異形梁在汽車中所設置的空間位置決定，即該異形梁周圍的其他部件的設置可能導致異形梁的截面不是一個規(guī)則的形狀，而是由于需要避讓其他部件而導致截面的形狀不是傳統(tǒng)的規(guī)整形狀。
[0062]在步驟102中，在根據步驟101確定的異形梁的截面面積范圍的基礎上，結合異形梁的受力特性，初步確定異形梁的截面形狀，即該截面的二維包絡尺寸。隨后執(zhí)行步驟103，以異形梁截面的二維包絡尺寸為約束，構建異形梁的截面輪廓。
[0063]優(yōu)選地，步驟a中的軌跡輸入信息包括以時間排序的多個初創(chuàng)節(jié)點的位置信息，并且，步驟a包括:順序形成在各初創(chuàng)節(jié)點處首尾相連的多段直線段，以創(chuàng)建由多段直線段封閉包圍形成的截面輪廓。
[0064]對應地，步驟103中的以異形梁截面的二維包絡尺寸為約束構建異形梁的截面輪廓包括:根據異形梁截面的二維包絡尺寸，確定在該異形梁截面的截面輪廓上的多個初創(chuàng)節(jié)點，其中將相鄰的每兩個初創(chuàng)節(jié)點相連的直線段可組合形成該異形梁截面的完整的截面輪廓，即截面輪廓為由將全部初創(chuàng)節(jié)點連接在一起的多個直線段組成的封閉包圍圖形。
[0065]優(yōu)選地，步驟d中的軌跡調節(jié)信息包括至少一個添加節(jié)點的位置信息及偏移量，對應地，如圖3所示，在實施例一中，步驟d包括:
[0066]步驟dl、將每個添加節(jié)點所在的直線段以該添加節(jié)點為界分割；
[0067]步驟d2、對每個添加節(jié)點實施對應的偏移量的補償，并使以該添加節(jié)點為界分割形成的直線段追隨該添加節(jié)點的補償。
[0068]在本實施例中，軌跡調節(jié)是通過在連接相鄰的兩個初創(chuàng)節(jié)點的一個或多個直線段中的任意位置添加一個新的節(jié)點，即添加節(jié)點，并根據軌跡調節(jié)信息調節(jié)該添加節(jié)點的位置以及與該添加節(jié)點相關的直線段的方向、位置而實現對異形梁截面形狀的調節(jié)，并隨之實現異形梁的截面的剛度特性的調節(jié)。
[0069]在實施例二中，如圖4所示，步驟d中的軌跡調節(jié)信息包括至少一個調整初創(chuàng)節(jié)點的位置信息及偏移量，并且，步驟d包括:
[0070]對每個調整初創(chuàng)節(jié)點實施對應的偏移量的補償，并使以該調整初創(chuàng)節(jié)點為界分割形成的直線段追隨該調整初創(chuàng)節(jié)點的補償。
[0071]在本實施例中，軌跡調節(jié)是通過直接調節(jié)一個或多個初創(chuàng)節(jié)點的位置而實現的，這里被調節(jié)的初創(chuàng)節(jié)點稱為調整初創(chuàng)節(jié)點，當一個或多個調整初創(chuàng)節(jié)點的位置被調整后，與該調整初創(chuàng)節(jié)點相關的直線段的方向、位置也隨之調節(jié)，以實現對異形梁截面形狀的調節(jié)，并隨之實現異形梁的截面的剛度特性的調節(jié)。
[0072]直接調節(jié)初創(chuàng)節(jié)點的位置的方式簡單直觀，無需增加初創(chuàng)節(jié)點的數量。
[0073]在實施例三中，如圖5所示，軌跡調節(jié)信息包括至少一個添加直線段的位置信息，添加直線段的位置信息包括所述添加直線段的兩端節(jié)點的位置信息及偏移量，并且，步驟d包括:
[0074]在兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間增加所述添加直線段，并將兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點與添加直線段的兩端節(jié)點分別連接。
[0075]在本實施例中，軌跡調節(jié)是通過在兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間增加一直線段而實現的，即在兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間增加兩個添加節(jié)點(該添加直線段的兩端節(jié)點)，去除該兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間的直線段，而以兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點分別與該兩個添加節(jié)點連接的直線段以及添加直線段代替，從而實現對異形梁截面形狀的調節(jié)，并隨之實現異形梁的截面的剛度特性的調節(jié)。
[0076]在以上三個實施例的軌跡調節(jié)方式中，添加節(jié)點或者調整初創(chuàng)節(jié)點的偏移量對異形梁的截面形狀的影響程度取決于初創(chuàng)節(jié)點之間的間距或者添加節(jié)點與相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間的間距。當構成異形梁的截面輪廓的初創(chuàng)節(jié)點較少，初創(chuàng)節(jié)點之間的間距較大時，調整初創(chuàng)節(jié)點與相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間的間距較大，而在兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間增加的添加節(jié)點與相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間的間距也較大，在此情況下，調整初創(chuàng)節(jié)點或者添加節(jié)點的單位偏移量對異形梁的截面形狀的影響程度較大。相反，當構成異形梁的截面輪廓的初創(chuàng)節(jié)點較多，初創(chuàng)節(jié)點之間的間距較小時，調整初創(chuàng)節(jié)點與相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間的間距較小，而在兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間增加的添加節(jié)點與相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間的間距也較小，在此情況下，調整初創(chuàng)節(jié)點或者添加節(jié)點的單位偏移量對異形梁的截面形狀的影響程度較小。
[0077]進一步地，在初創(chuàng)節(jié)點之間的間距相同的情況下，實施例一中的調整添加節(jié)點的位置的方式通過在兩個初創(chuàng)節(jié)點之間的直線段上增加添加節(jié)點，利用添加節(jié)點將直線段分界，當調節(jié)該添加節(jié)點的位置時，添加節(jié)點與相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間的間距遠小于兩個初創(chuàng)節(jié)點之間的間距，從而縮小了添加節(jié)點的單位偏移量對異形梁的截面形狀的影響程度，則在需要對異形梁的截面形狀進行微調時，實施例一中的添加節(jié)點的方式比實施例二中的直接調節(jié)調整初創(chuàng)節(jié)點的方式更加適用。
[0078]由上可知，在本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法中，當通過步驟a至c構造的截面輪廓不符合截面剛度特性要求時，可僅通過以上實施例一、實施例二或實施例三的調節(jié)方式對截面輪廓進行調節(jié)，或者可將實施例一、實施例二、和實施例三的調節(jié)方式結合使用，例如首先使用實施例二的調節(jié)方式對截面輪廓進行粗調，當截面的剛度特性非常接近截面剛度特性要求時，再使用實施例一的調節(jié)方式對截面輪廓進行精調，以縮短調節(jié)周期和實現精確的調節(jié)。
[0079]優(yōu)選地，如圖1所示，本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法進一步包括:
[0080]步驟e、當識別出平滑優(yōu)化指令時，將截面輪廓的全局坐標信息輸出至擬合模塊；[0081 ]其中，步驟e在步驟b至步驟d的全部循環(huán)執(zhí)行完成后被執(zhí)行。
[0082]對應地，如圖2所示，在對應于以上的優(yōu)化方法的操作流程中，在步驟106以后進一步包括:
[0083]步驟107:輸入平滑優(yōu)化指令，得到截面優(yōu)化輪廓。
[0084]則對應地，步驟105包括:驗證截面輪廓的截面剛度特性，若驗證結果未達標則執(zhí)行步驟106，若驗證加過達標則執(zhí)行步驟107。
[0085]這里所指的全局坐標信息是指構成截面輪廓的全部初創(chuàng)節(jié)點(包括添加節(jié)點和/或調整初創(chuàng)節(jié)點)的坐標信息，也就是步驟e是對根據本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法所構建的截面輪廓的整體進行平滑優(yōu)化處理，使得截面輪廓平滑化。平滑化處理是將相鄰的兩個直線段之間的尖角過渡修改為平滑過渡的倒角，以使得異形梁的外表面較為平滑，避免出現尖銳的尖角。
[0086]其中，步驟e是在步驟b至步驟d的全部循環(huán)執(zhí)行完成后被執(zhí)行，也就是截面輪廓的截面剛度特性達標后才執(zhí)行步驟e，對應地，操作人員在通過步驟105至步驟106的一次或多次循環(huán)后得到截面輪廓的截面剛度特性的驗證結果達標后才會輸入平滑優(yōu)化指令。
[0087]優(yōu)選地，如圖6所示，在本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的一個優(yōu)選實施例中，步驟c包括:
[0088]步驟Cl:當從所述計算模塊接收到所述截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出所述截面剛度特性；
[0089]步驟c2:驗證所述截面剛度特性是否達標，若結果不達標，則輸出軌跡調節(jié)信息，若結果達標，則輸出平滑優(yōu)化指令。
[0090]也就是說，在如圖1所示的實施例的基礎上，進一步增加了截面剛度特性驗證的步驟c2，其中，截面剛度特性的標準值(用于比較的標準)可預先存儲或設定在比較模塊中，當從計算模塊接收到所述截面輪廓剛度特性時，可利用比較模塊驗證截面輪廓的剛度特性是否達標，并根據驗證結果，輸出相對應的指令，例如，若結果不達標，則輸出軌跡調節(jié)信息，若結果達標，則輸出平滑優(yōu)化指令。
[0091]根據以上技術方案，圖7a至圖7g示出了本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法的一個實施例的可視化輸出的示意圖。
[0092]在一個實施例中，設計人員依據步驟101和步驟102，根據異形梁所設置的空間位置和受力特性，設定滿足截面面積范圍的二維包絡尺寸。隨后，操作人員執(zhí)行步驟103，即根據確定的截面輪廓的二維包絡尺寸設定異形梁的截面輪廓上的多個初創(chuàng)節(jié)點，圖7a示出了在一個實施例中，多個初創(chuàng)節(jié)點的位置，其中顯示的標號為根據所設置的空間位置和受力特性所確定的初創(chuàng)節(jié)點的順序，其僅為區(qū)別的作用，而非限定必要的順序。其中，設計人員可將初創(chuàng)節(jié)點的位置輸入至優(yōu)化軟件中，并使用本發(fā)明的優(yōu)化方法以構建異形梁的截面輪廓。
[0093]初創(chuàng)節(jié)點的數量、位置和間隔可根據所設置的空間位置和受力特性進行調整。由于初創(chuàng)節(jié)點的數量和位置在后續(xù)步驟中可能會調整，因此在其中一部分位置不確定的輪廓處可隨意設定一部分初創(chuàng)節(jié)點，或者根據空間位置和受力特性等首先確定一些關鍵節(jié)點的位置，而其他位置則可隨意設定。
[0094]操作人員將相鄰的初創(chuàng)節(jié)點以直線段進行連接，以形成封閉包圍的截面輪廓。其中，操作人員的操作可為利用鼠標等工具將相鄰的初創(chuàng)節(jié)點連接，以實現軌跡輸入，此時優(yōu)化軟件等工具根據步驟a識別出該軌跡輸入信息，并根據軌跡輸入信息構建并輸出異形梁的截面輪廓，如圖7b所示。其中該軌跡輸入信息可為順序形成在各初創(chuàng)節(jié)點處首尾相連的多段直線段，以創(chuàng)建由多段直線段封閉包圍形成的截面輪廓。
[0095]隨后，通過操作人員輸入計算觸發(fā)指令(步驟104)，優(yōu)化軟件接收到該計算觸發(fā)指令，并將該截面輪廓的全局坐標信息被輸出至計算模塊和計算截面剛度特性(步驟b)。其中，截面剛度特性可主要包括在不同坐標下，異形梁在拉壓、彎曲、扭轉等工況下所體現的強度、剛度等力學性能:
[0096](I)拉壓工況下:抗拉(壓)剛度= EA，其中，E為異形梁材料的彈性模量(拉壓同性時)，A為截面面積。
[0097](2)彎曲工況下:抗彎剛度=EIz，其中，E為異形梁材料的彈性模量，Iz為截面的慣性矩，，即截面對中性軸(Z)的二次矩。
[0098](3)扭轉工況下:抗扭剛度= GIp，其中，G為異形梁材料的切變模量，Ip為截面的極慣性矩，，即截面對軸心點的二次矩。
[0099]隨后，在優(yōu)化軟件中從計算模塊接收以上截面輪廓的截面剛度特性，并且如圖7c所示可視化地輸出該截面剛度特性，從而使操作人員能夠將截面輪廓形狀和截面剛度特性建立一一對應的關系。圖7c僅以一種優(yōu)化軟件中可提供的信息示意性地顯示可視化輸出截面剛度特性的方式，其顯示的內容和形式并不局限于此。圖7c中示出了在本地坐標系、中心坐標系等多個不同坐標系下的以上多個截面剛度特性的值。
[0100]操作人員根據可視化輸出的截面剛度特性，可直觀地判斷當前確定的截面輪廓的截面剛度特性是否達標，當不達標時需要執(zhí)行步驟106并輸入軌跡調節(jié)信息，當達標時則表示當前的截面輪廓形狀可無需再進行調整，則轉而執(zhí)行步驟107。
[0101]當執(zhí)行步驟106時，軌跡調節(jié)可至少包括三種實施方式。其中一種具體為:步驟d中的軌跡調節(jié)信息包括至少一個添加節(jié)點的位置信息及偏移量，對應地，如圖7d所示，在初創(chuàng)節(jié)點2和初創(chuàng)節(jié)點14之間的直線段上增加一個添加節(jié)點23，并且輸入該添加節(jié)點23的偏移量，通過對添加節(jié)點23實施對應的偏移量的補償，使得添加節(jié)點23移動至23’的位置，并且由于添加節(jié)點23’的位置改變，使以添加節(jié)點23’為界分割形成的直線段追隨添加節(jié)點23’的位置補償，即將原本連接在初創(chuàng)節(jié)點2和初創(chuàng)節(jié)點14之間的直線段修改為:連接在初創(chuàng)節(jié)點2和添加節(jié)點23’之間的一個直線段以及連接在初創(chuàng)節(jié)點14和添加節(jié)點23’之間的一個直線段，從而實現對截面輪廓的調整。隨后，本實施例的截面輪廓的優(yōu)化方法返回至步驟b，并依照步驟b對調整后的截面輪廓進行截面剛度特性的計算，即執(zhí)行步驟b至步驟d的循環(huán)，直到可視化輸出的截面剛度特性達到標準。
[0102]圖7e示出了另一種軌跡調節(jié)方式，在該實施例中，步驟d中的軌跡調節(jié)信息包括至少一個調整初創(chuàng)節(jié)點的位置信息及偏移量，對應地，如圖7e所示，將初創(chuàng)節(jié)點2作為調整初創(chuàng)節(jié)點2，并且輸入該調整初創(chuàng)節(jié)點2的偏移量，通過對調整初創(chuàng)節(jié)點2實施對應的偏移量的補償，使得調整初創(chuàng)節(jié)點2移動至2’的位置，并且由于調整初創(chuàng)節(jié)點2’的位置改變，使以調整初創(chuàng)節(jié)點2’為界分割形成的直線段追隨調整初創(chuàng)節(jié)點2’的位置補償，即將原本連接在調整初創(chuàng)節(jié)點2和初創(chuàng)節(jié)點14之間的直線段修改為連接在調整初創(chuàng)節(jié)點2’和初創(chuàng)節(jié)點直線段，并且將原本連接在調整初創(chuàng)節(jié)點2和初創(chuàng)節(jié)點I之間的直線段修改為連接在調整初創(chuàng)節(jié)點2’和初創(chuàng)節(jié)點I之間的直線段，從而實現對截面輪廓的調整。隨后，本實施例的截面輪廓的優(yōu)化方法返回至步驟b，并依照步驟b對調整后的截面輪廓進行截面剛度特性的計算，SP執(zhí)行步驟b至步驟d的循環(huán)，直到可視化輸出的截面剛度特性達到標準。
[0103]圖7f示出了另一種軌跡調節(jié)方式，在該實施例中，步驟d中的軌跡調節(jié)信息包括至少一個添加直線段的位置信息，添加直線段的位置信息包括所述添加直線段的兩端節(jié)點的位置信息，對應地，如圖7f所示，在初創(chuàng)節(jié)點2和14之間增加一添加直線段L，該添加直線段L的兩端節(jié)點分別為24，25。通過確定節(jié)點24和25的位置可確定添加直線段L的位置信息。則步驟d包括:去除連接在初創(chuàng)節(jié)點2和14之間的直線段，分別將初創(chuàng)節(jié)點2和14與添加直線段L的兩端節(jié)點24和25連接，則原本連接在初創(chuàng)節(jié)點2和14之間的直線段修改為由連接在節(jié)點2和節(jié)點24之間的直線段、添加直線段L、以及連接在節(jié)點25和節(jié)點14之間的直線段所構成的曲線段，從而實現對截面輪廓的調整。隨后，本實施例的截面輪廓的優(yōu)化方法返回至步驟b，并依照步驟b對調整后的截面輪廓進行截面剛度特性的計算，即執(zhí)行步驟b至步驟d的循環(huán)，直到可視化輸出的截面剛度特性達到標準。
[0104]當經過步驟b至步驟d之間的一次或多次循環(huán)，使得可視化輸出的截面剛度特性達到標準時，執(zhí)行步驟e，將截面輪廓的全局坐標信息輸出至擬合模塊，并進行平滑優(yōu)化處理，使得通過本優(yōu)化方法得到的截面優(yōu)化輪廓平滑化，如圖7g所示。
[0105]根據本發(fā)明的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法以及對應的操作流程可知，本發(fā)明初始確定的異形梁的截面輪廓并非沿用現有已經存在的梁的截面形狀，而是根據例如梁的設置空間、連接位置等空間位置的要求設定的，然后根據初始設定的截面輪廓驗證該截面輪廓的剛度特性是否符合設計要求，這樣在步驟a以及對應的操作步驟103中初始確定的截面輪廓已經根據設計要求有針對性地剔除了大部分不符合設計要求的選擇，即初始設定的截面輪廓是面向功能的截面設計，從而極大地減少了設計的反復性，因此能夠降低設計成本。
[0106]進一步地，在本發(fā)明的優(yōu)化方法的步驟c中，當從計算模塊接收到截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出截面剛度特性，因此在對異形梁的截面輪廓的設計和調整過程中的每一次調整均可以實時地顯示截面的剛度特性，從而實現設計(調整動作)和功能(剛度特性)的一一對應，有助于加快設計進度，減少設計的反復性，降低設計成本。
[0107]另外，本發(fā)明的優(yōu)化方法對截面輪廓的設計是以截面的剛度特性為指示指標進行設計和驗證，因此從零部件級確保車身骨架的基本性能，從而減少了整車的設計反復性和設計成本。
[0108]在本文中，“一個”并不表示將本發(fā)明相關部分的數量限制為“僅此一個”，并且“一個”不表示排除本發(fā)明相關部分的數量“多于一個”的情形。
[0109]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，而并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方案或變更，如特征的組合、分割或重復，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其特征在于，包括: 步驟a、當識別出軌跡輸入信息時，根據所述軌跡輸入信息構建所述異形梁的截面輪廓； 步驟b、當接收到計算觸發(fā)指令時，將所述截面輪廓的全局坐標信息輸出至計算模塊；步驟C、當從所述計算模塊接收到所述截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出所述截面剛度特性； 步驟d、當執(zhí)行所述步驟C之后識別出軌跡調節(jié)信息時，根據所述軌跡調節(jié)信息修正所述截面輪廓中對應的局部坐標信息，返回至步驟b; 其中，所述步驟b至所述步驟d被至少一次循環(huán)執(zhí)行。2.根據權利要求1所述的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其特征在于，所述軌跡輸入信息包括以時間排序的多個初創(chuàng)節(jié)點的位置信息，并且，所述步驟a包括:順序形成在各初創(chuàng)節(jié)點處首尾相連的多段直線段，以創(chuàng)建由多段直線段封閉包圍形成的截面輪廓。3.根據權利要求2所述的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其特征在于，所述軌跡調節(jié)信息包括至少一個添加節(jié)點的位置信息及偏移量，并且，所述步驟d包括: 步驟dl、將每個添加節(jié)點所在的直線段以該添加節(jié)點為界分割； 步驟d2、對每個添加節(jié)點實施對應的偏移量的補償，并使以該添加節(jié)點為界分割形成的直線段追隨該添加節(jié)點的補償。4.根據權利要求2所述的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其特征在于，所述軌跡調節(jié)信息包括至少一個調整初創(chuàng)節(jié)點的位置信息及偏移量，并且，所述步驟d包括: 對每個所述調整初創(chuàng)節(jié)點實施對應的偏移量的補償，并使以該調整初創(chuàng)節(jié)點為界分割形成的直線段追隨該調整初創(chuàng)節(jié)點的補償。5.根據權利要求2所述的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其特征在于，所述軌跡調節(jié)信息包括至少一個添加直線段的位置信息，所述添加直線段的位置信息包括所述添加直線段的兩端節(jié)點的位置信息及偏移量，并且，所述步驟d包括: 在兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點之間增加所述添加直線段，并將所述兩個相鄰的初創(chuàng)節(jié)點與所述添加直線段的兩端節(jié)點分別連接。6.根據權利要求1至5中任一項所述的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其特征在于，進一步包括: 步驟e、當執(zhí)行所述步驟c之后識別出平滑優(yōu)化指令時，將所述截面輪廓的全局坐標信息輸出至擬合模塊并實施平滑擬合； 其中，所述步驟e在所述步驟b至所述步驟d的全部循環(huán)執(zhí)行完成后被執(zhí)行。7.根據權利要求6所述的異形梁的截面輪廓優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟c包括: 步驟Cl:當從所述計算模塊接收到所述截面輪廓的截面剛度特性時，可視化地輸出所述截面剛度特性； 步驟c2:驗證所述截面剛度特性是否達標，若結果不達標，則輸出軌跡調節(jié)信息，若結果達標，則輸出平滑優(yōu)化指令。
【文檔編號】G06F17/50GK105956335SQ201610406948
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】陸群, 李軒
【申請人】北京長城華冠汽車科技股份有限公司