[发明专利]一种基于CAE和显式动力学技术的汽车座椅刚度分析方法

说明书

本发明公开了一种基于CAE和显式动力学技术的汽车座椅刚度分析方法，通过步骤A5逐次增大求解时间T的设置值、步骤A6逐次增大质量缩放比例M的设置值，以及，步骤A5和步骤A7的条件判断，能够平衡求解时间T和质量缩放比例M对步骤A4显式动力学求解的计算时间和求解精度影响，寻找出适于对被测汽车座椅的目标刚度进行显式动力学求解的质量缩放比例最优值m和求解时间最优值t。在分析被测汽车座椅的同类型刚度，或者分析同类型汽车座椅的目标刚度或同类型刚度时，能够直接套用质量缩放比例最优值m和求解时间最优值t，实现在保证刚度精度的前提下，以最短的计算时间分析得到被测汽车座椅的同类型刚度和同类型汽车座椅的同类型刚度。

技术领域

本发明涉及汽车座椅的刚度分析，具体的说是一种基于CAE和显式动力学技术的汽车座椅刚度分析方法。

背景技术

CAE(Computer Aided Engineering)技术是工程理论、数学和计算机技术相结合形成的新兴技术，其主要用来求解分析复杂工程产品的结构、温度、声学等性能，基本原理为在计算机软件平台上，基于数学、工程、以及物理理论建立与物理试验近乎吻合的虚拟试验样机与虚拟试验平台，进行产品性能验证的虚拟试验，从而获得与真实物理试验高度接近的虚拟试验结果。

一般而言，座椅刚度的求解属于结构静力学范畴，算法上通常采用的是静态隐式算法，该算法在求解中的每个时间步都要重新计算大型非线性刚度矩阵，并进行反复迭代以获得收敛解，因此需要较长的计算时间和较大的储存空间。

显式动力学技术在高速碰撞冲击领域已得到广泛的应用，不同于静态隐式算法，其无需建立刚度矩阵和求逆运算，而是采用中心差分法求解有限元方程，并通过单点高斯积分和集中质量，提高了求解速度，并且节省计算时间，降低对存储空间的需求，以及不存在收敛性问题等优点。但是，在动态显式算法中，一方面，求解时间越长，则越接近准静态，则计算得到的座椅刚度的精度越高，但随之而来的问题则是计算所消耗的时间过长，难以满足实际应用的需求；另一方面，质量缩放比例系数越高，则计算所消耗的时间越短，但计算得到的座椅刚度的精度越低；而现有技术中，通常依靠经验来设置动态显式算法中求解时间和质量缩放比例系数，往往造成CAE分析方法的分析效率与分析精度不能兼顾的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于CAE和显式动力学技术的汽车座椅刚度分析方法，以解决现有技术中汽车座椅刚度分析方法的分析效率与分析精度不能兼顾的问题。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于CAE和显式动力学技术的汽车座椅刚度分析方法，其特征在于，包括：

步骤A、对被测汽车座椅的目标刚度、质量缩放比例和求解时间进行分析，步骤依次为：

步骤A1、采集所述被测汽车座椅的三维尺寸数据，并据此建立所述被测汽车座椅用于分析所述目标刚度的CAE分析模型，并将所述CAE分析模型的求解器选用为动态显式算法；

步骤A2、将步骤A1所述CAE分析模型的质量缩放比例M设置为质量缩放比例初始值M₀，其中，ρ表示所述被测汽车座椅的真实材料密度，ρ′表示经质量缩放后的材料密度，所述质量缩放比例初始值M₀的取值在101％至105％之间；

步骤A3、将步骤A1所述CAE分析模型的求解时间T设置为求解时间初始值T₀；

步骤A4、用所述动态显式算法对步骤A1所述CAE分析模型的目标刚度进行显式动力学求解，以从求解结果文件中获得：输出系统总能量Et和动能Ed，以计算得到动能Ed占系统总能量Et的比例

步骤A5、如果η＞5％，则对步骤A1所述CAE分析模型的求解时间T进行第k次重设，记为第k次求解时间重设值T_k，并重新执行所述步骤A4，其中，T_k＞T_k-1；