一种蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法与流程

本发明涉及数学建模，具体而言，涉及一种蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法。

背景技术：

1、汽车碰撞安全试验的目的是复制两车碰撞的工况，壁障是用来模拟汽车前部的变形和力学特性。因其刚度和汽车前端平均刚度相近，蜂窝常被用来模拟与测试车辆碰撞的对方车辆特征，并作为车辆碰撞强度的主要标尺和量具。

2、为了降低设计成本和提高效率，汽车碰撞过程的计算机仿真已经成为汽车碰撞安全设计与改进的重要方法和手段，因此如何保证仿真的精度及准确性对工程应用起着至关重要的作用。汽车碰撞仿真精度及准确性除了与有限元软件自身算法有关外，在很大程度上还依赖于仿真模型的精度，壁障模型的精度就是其中非常重要的一个方面。

3、在构建蜂窝铝的仿真模型时，可采用等效材料模型、实体单元模型及壳单元模型等多种方法。等效材料模型虽计算高效，但材料模型复杂，导致仿真精度受限；实体单元模型虽分析精度高，却在局部变形模拟上存在不足，且沙漏能问题显著；壳单元模型则能精确再现蜂窝铝的真实几何形态，有效捕捉其复杂的变形特征，但仿真精度仍有待提高。因此，选用恰当的建模方法，精确模拟蜂窝铝的材料特性，并在提升仿真精度的同时兼顾计算效率，对于汽车碰撞安全测试具有深远影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，在精准模拟实物壁障碰撞中变形过程的同时，提升模型的仿真效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，包括：

4、根据实物壁障单元尺寸进行等效扩胞，得到等效蜂窝模型，并确定所述等效蜂窝模型中等效胞元的跨度和厚度的比例关系；

5、对等效蜂窝模型进行网格划分；

6、在仿真环境中，使用薄板单元构建胞壁离散模型；

7、根据所述比例关系，以最小化碰撞过程中的峰值载荷fp，最小化所述胞壁离散模型的变形距离d，最大化所述胞壁离散模型的吸收能量w1为目标，对所述胞壁离散模型在共面横向方向上的胞元数nw，共面纵向方向上的胞元数nl和胞壁厚度t2进行优化。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

9、本发明对等效扩胞方法进行深入优化，以缩小误差、在保持计算效率的同时提升仿真精度，进而实现蜂窝铝的最优参数设计，对于蜂窝铝的仿真研究具有重大的实际意义和应用价值。

技术特征：

1.一种蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，其特征在于，对等效蜂窝模型进行网格划分，包括：

3.根据权利要求2所述的蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，其特征在于，在使用薄板单元构建胞壁离散模型之前，还包括：

4.根据权利要求3所述的蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，其特征在于，所述胞壁离散模型的参数和边界条件包括：

5.根据权利要求4所述的蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，其特征在于，优化过程中的约束条件包括：

6.根据权利要求5所述的蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，其特征在于，根据所述比例关系，以最小化碰撞过程中的峰值载荷fp，最小化所述胞壁离散模型的变形距离d，最大化所述胞壁离散模型的吸收能量w1为目标，对所述胞壁离散模型在共面横向方向上的胞元数nw，共面纵向方向上的胞元数nl和胞壁厚度t2进行优化，包括：

7.根据权利要求6所述的蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，其特征在于，根据所述比例关系，以最小化碰撞过程中的峰值载荷fp，最小化所述胞壁离散模型的变形距离d，最大化所述胞壁离散模型的吸收能量w1为目标，得到第i种胞元蜂窝结构的胞壁厚度和胞元跨度，包括：

8.根据权利要求7所述的蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法，其特征在于，第i种胞元蜂窝结构的胞元跨度采用下述方式来确定：

技术总结
本发明涉及数学建模技术领域，具体而言，涉及一种蜂窝壁障仿真建模胞元参数确定方法。根据实物壁障单元尺寸进行等效扩胞，确定等效胞元的跨度和厚度的比例关系；在所述等效胞元的异面厚度方向上进行网格划分；在仿真环境中，使用薄板单元构建胞壁离散模型；根据所述比例关系，以最小化碰撞过程中的峰值载荷，最小化所述胞壁离散模型的变形距离，最大化所述胞壁离散模型的吸收能量为目标，对所述胞壁离散模型在共面横向方向上的胞元数，共面纵向方向上的胞元数和胞壁厚度进行优化。本发明在精准模拟实物壁障碰撞中变形过程的同时，提升模型的仿真效率。

技术研发人员：朱海涛,刘灿灿,孙佳伟,侯志平,杨佳璘,刘磊,常皓
受保护的技术使用者：中汽研汽车检验中心（天津）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17