[发明专利]一种结合随机函数的汽车涂层抗石击性仿真评价方法

权利要求书

1.一种结合随机函数的汽车涂层抗石击性仿真评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据汽车涂层抗石击性试验标准的条件，在开源耦合框架CFDEM中设置CFD-DEM耦合仿真模型，包括CFD网格模型、湍流模型和多球颗粒模型；通过耦合运算得到一段仿真时间t₁内所有颗粒冲击的位置，以及颗粒冲击涂层样板瞬间的速度和角度信息，t₁＜试验现象总时间t；

S2：在涂层样板平面建立二维坐标系，将一段仿真时间t₁内所有颗粒冲击的位置都以该坐标系中的坐标表示；

S3：将涂层样板受到颗粒冲击的部分沿着竖直方向和水平方向划分为若干个矩形区域，计算所有区域的最终的受击概率，进而利用随机函数分别预测t-t₁时间内的所有冲击涂层样板的颗粒冲击的区域以及颗粒的具体冲击位置坐标；

S4：统计每个区域中的一段仿真时间t₁内仿真所得的颗粒冲击速度和冲击角度；参考冲击速度和冲击角度的均值和极差，辅以随机函数分别预测t-t₁时间内的所有颗粒冲击速度及冲击角度；

S5：利用磨损模型，将t时间内所有的颗粒冲击等效为涂层样板上的磨损质量，并以磨损质量云图的方式呈现，以此进行涂层抗石击性的评价。

2.根据权利要求1所述的一种结合随机函数的汽车涂层抗石击性仿真评价方法，其特征在于，步骤S1中，根据石击装置布置绘制CFD网格模型和设定边界条件，根据试验条件设定气流物性参数和湍流模型，根据所用冲击子形状构建多球颗粒模型并设定颗粒的物性参数，设定颗粒-流体两相作用力；根据试验标准获得试验现象总时间为t；

通过CFD-DEM耦合仿真计算方法，捕捉仿真过程中颗粒在石击装置中的运动轨迹，从而得到颗粒冲击涂层样板表面瞬间的运动状态，进而得到一段仿真时间t₁内所有颗粒冲击的位置，以及颗粒冲击涂层样板瞬间的速度和角度信息，t₁＜t。

3.根据权利要求2所述的一种结合随机函数的汽车涂层抗石击性仿真评价方法，其特征在于，步骤S1中，仿真计算的时间长度t₁取试验现象总时长t的1/5-1/3，同时必须保证仿真时间t₁内涂层样板经受至少50次颗粒冲击。

4.根据权利要求1所述的一种结合随机函数的汽车涂层抗石击性仿真评价方法，其特征在于，步骤S2中，在涂层样板平面建立二维坐标系时，以涂层样板的中心或是四角为坐标原点，并平行于涂层样板的长、宽两条边建立X、Y轴，以便于确定和整理冲击点的坐标。

5.根据权利要求1所述的一种结合随机函数的汽车涂层抗石击性仿真评价方法，其特征在于，步骤S3中，划分区域时，使涂层样板竖直方向中心线两侧的区域对称；

划分区域时，应在保证体现颗粒冲击的分布规律的前提下均分区域，具体如下：先将涂层样板受击区域平行于涂层样板短边方向进行均匀划分，划分时应能体现颗粒冲击在涂层样板中心附近区域最为密集，沿两侧的区域逐渐稀疏的分布规律；对于颗粒冲击少于总数6％的边缘区域，对其面积进行放大，放大后的边缘区域的面积不能超过相邻区域的面积的2倍；

初步划分后，若某区域的颗粒撞击频次均为与其相邻两区域的颗粒撞击频次的两倍以上，将该区域再作一次均分；

在平行于涂层样板短边方向划分完毕后，再平行于样板长边方向以相同的原则将涂层样板受击区域进行二次均匀划分。

6.根据权利要求5所述的一种结合随机函数的汽车涂层抗石击性仿真评价方法，其特征在于，步骤S3中，将颗粒冲击某区域的频次与仿真时间t₁内的颗粒冲击样板总次数的比值作为颗粒落于该区域的概率即该区域的初始受击概率；

由于涂层样板竖直方向中心线两侧的结构与条件完全对称，相对于涂层样板竖直方向中心线对称的两个区域的受击概率相同，因此将关于涂层样板竖直方向中心线对称的两个区域的受击概率求和并取平均值，得到这两个区域的最终的受击概率；

对于任意一个区域而言，设置颗粒落于该区域内部任一位置的概率完全相同，合计等于该区域的最终的受击概率。