一种副仪表板骨架的结构设计方法与流程

1.本发明涉及cae仿真和副仪表板的结构设计技术领域。


背景技术：

2.近年来，随着汽车保有量的逐步上升，道路交通事故已经成为全球性问题之一，引起社会的普遍关注。因此，提高汽车的安全性能，减少安全事故中对人体的伤害越来越受到社会的日益关注。在汽车安全事故中，驾驶员或乘客与汽车碰撞引起的人体伤害问题一直是众多工程师致力于解决的。在汽车急刹车或者撞击过程中，由于惯性后排人员头部将撞击副仪表板，如果副仪表板结构设计过强，乘员会发生头部受伤害事件，所以对副仪表板头碰弱化还是很重要的。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种副仪表板骨架的结构设计方法，达到快捷弱化头碰效果。具体发明内容如下。
4.一种副仪表板骨架的结构设计方法，包括：
5.建模：利用hypermesh软件将副仪表板总成数据转化成fea模型；
6.cae分析：利用hypermesh软件对副仪表板模型设置准确的材料参数、单元类型、边界条件和分析工况，计算出原始设计状态的模态、刚度及头碰结果，遇到模态和刚度合格，而头碰结果不合格的情况，这时需对头碰结果进行优化；
7.优化分析：根据原始分析结果，对不合格的结构进行整改优化分析，设置设计4种优化变量，
①
钣金壁厚由原来的1.8mm减薄到1.5mm；
②
扶手下盖材料由弹性模量较高的ppgf30更换为弹性模量较低的ppepdmtd20；
③
在副仪表板两侧骨架和钣金支架连接处开孔；
④
降低钣金翻边高度，由原来的16mm降低到10mm；
8.搭建网格模型，进行cae分析；
9.通过对比分析不同优化方案下副仪表板一阶全局模态，刚度及头碰结果，选择方案三在骨架与钣金连接处开孔方案最佳
10.本发明能在对副仪表板模态和刚度值影响较小的情况下，达到头碰弱化的目的，缩短头碰优化周期。
附图说明
11.图1是本发明副仪表板开孔示意图。
12.图2是本发明副仪表板初始头碰曲线图。
13.图3本发明副仪表板开孔优化头碰曲线。
14.图4是本发明的骨架撕裂图。
具体实施方式
15.为了使本专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例对本发明进行进一步说明。应当理解，此处所述的具体实施案例仅仅用于解释本发明，并不限定本发明。
16.一种副仪表板骨架的结构设计方法，主要的流程包括：
17.建模：利用hypermesh软件将副仪表板总成数据转化成fea模型；
18.cae分析：利用hypermesh软件对副仪表板模型设置准确的材料参数、单元类型、边界条件和分析工况等，计算出原始设计状态的模态、刚度及头碰结果。如会遇到模态和刚度合格，而头碰结果不合格的情况，这时需对头碰结果进行优化。
19.优化分析：根据原始分析结果，对不合格的结构进行整改优化分析，设置设计4种优化变量，
①
钣金壁厚由原来的1.8mm减薄到1.5mm。
②
扶手1下盖材料由弹性模量较高的ppgf30更换为弹性模量较低的ppepdmtd20。
③
在副仪表板两侧骨架2和钣金4支架连接处开孔3，如图1，开孔有助于减弱钣金与骨架连接处的骨架强度，骨架通过吸能后在开孔处发生撕裂破坏。
④
降低钣金翻边高度，由原来的16mm降低到10mm。
20.通过对比分析不同优化方案下副仪表板一阶全局模态、刚度及头碰结果，如表1所示，我们可知方案三在骨架与钣金连接处开孔方案最佳。
[0021] 模态/hz刚度/mm头碰/g结果原模型26.341.8285.32不合格方案一23.961.9882.16不合格方案二26.301.8584.67不合格方案三26.311.8166.25合格方案四24.231.9181.96不合格
[0022]
表1
[0023]
针对设计工程师提供的副仪表板总成数据建立对应的网格模型，并将模型进行连接，赋予相应的材料及属性，设置好各项分析的工况，分别进行模态、刚度和头碰分析。头碰分析时需要根据头碰区域选择头碰点位置，调整球头碰撞角度，选用6.8kg的锤头，设置其初速度为24.1km/h，对头碰模型进行计算，要求头碰分析结果中，锤头的减速度大于80g的持续时间不得超过3ms,头碰结果如图2所示。后续对不合格的头碰结果进行优化处理，方案一：减薄钣金厚度；方案二：更换扶手材料；方案三：钣金支架与骨架连接处开孔，如图1所示位置；方案四：降低钣金翻边高度，分别更新网格模型，重新进行分析，不同方案的分析结果如表1所示。通过对几种弱化方案结果对比，选取最佳的头碰弱化方案，方案三的头碰分析优化结果，如图3所示。可见，方案三在有效改善头碰结果的同时，对模态和刚度的结果影响均较小。因此方案三的头碰优化效率最高。为了验证模拟结果的准确性，专门进行了副仪表板头碰试验，如图4所示，从图中可以看出，在头碰试验后骨架与钣金连接处发生撕裂，头碰实验结果为66g，与模拟结果接近。骨架撕裂处虽有可能出现碎片，但副仪表板侧板能起到遮挡作用，碎片并不会飞出，因此满足头碰要求。


技术特征：
1.一种副仪表板骨架的结构设计方法，其特征在于，包括：建模：利用hypermesh软件将副仪表板总成数据转化成fea模型；cae分析：利用hypermesh软件对副仪表板模型设置准确的材料参数、单元类型、边界条件和分析工况，计算出原始设计状态的模态、刚度及头碰结果，遇到模态和刚度合格，而头碰结果不合格的情况，这时需对头碰结果进行优化；优化分析：根据原始分析结果，对不合格的结构进行整改优化分析，设置设计4种优化变量，
①
钣金壁厚由原来的1.8mm减薄到1.5mm；
②
扶手下盖材料由弹性模量较高的ppgf30更换为弹性模量较低的ppepdmtd20；
③
在副仪表板两侧骨架和钣金支架连接处开孔；
④
降低钣金翻边高度，由原来的16mm降低到10mm；搭建网格模型，进行cae分析；通过对比分析不同优化方案下副仪表板一阶全局模态，刚度及头碰结果，选择方案三在骨架与钣金连接处开孔方案最佳。

技术总结
本发明提供了一种副仪表板骨架的结构设计方法，通过将连接钣金支架的骨架两侧位置开孔，降低骨架连接强度，让该位置在头碰实验时发生破坏，从而起到弱化骨架强度来满足头碰结果的作用，包括：对副仪表板总成进行建模，设置不同的设计变量，借助CAE仿真模拟，对不同方案的模态、刚度、头碰结果进行对比，选出对副仪表板头碰更有利的结构。在CAE分析过程中，通常会遇到模态和刚度结果合格，而头碰结果却不合格的情况。通过本文的结构设计，可以在对副仪表板模态和刚度值影响较小的情况下，达到头碰弱化的目的，缩短头碰优化周期。缩短头碰优化周期。缩短头碰优化周期。


技术研发人员：戴鹏飞 万丹丹 李乔军
受保护的技术使用者：江苏新泉汽车饰件股份有限公司
技术研发日：2021.09.22
技术公布日：2022/2/6