基于HyperMesh二次开发的汽车行人保护数值仿真自动化前处理系统

许宇能  陆善彬  叶辉

同济大学汽车学院  上海  201804

吉林大学汽车工程学院  长春  130022

摘要：为了实现在行人保护数值仿真之前的自动、快速、准确的前处理工作，以代替重复、繁琐且精度不高的手动参考线划分、硬点确定和模型定位，本论文在HyperMesh二次开发的基础上，根据欧洲法规（Euro NCAP）对参考线划分、硬点确定和模型定位的要求，完成了汽车行人保护数值仿真自动化前处理系统的开发，系统主要解决的问题是：保险杠上下参考线的自动创建，发动机罩前沿参考线、侧面参考线和包络线的自动创建，发动机罩硬点的自动搜索，头部模型对发动机罩的自动定位，腿部模型对保险杠的自动定位，大腿模型对保险杠和发动机罩的自动定位，可以使前处理工作变得准确而迅速。

关键词：HyperMesh  行人保护 参考线 定位 硬点 算法

1 前言

2009年我国发布了首部汽车对行人的碰撞保护法规（GB/T 24550-2009）[1]，行人保护已成为汽车碰撞安全研究领域的热点。

在行人碰撞保护CAE分析中，车辆前部碰撞区域的准确划分、冲击器模型的准确定位是关键技术。在车身造型设计阶段，必须对汽车造型的行人碰撞安全性进行评估，以消除可能对行人造成严重伤害的造型设计。这时，精确的参考线划分和冲击器模型定位是正确进行CAE仿真分析的前提。

HyperMesh是现今业内公认的一流CAE仿真分析前处理软件[2]，其本身提供的二次开发接口可以有效地提高CAE工作效率和准确性，本文基于TCL语言开发了带有自动参考线划分、硬点搜索和冲击器模型定位功能的模块，替代了繁重的手动操作，例如进行侧面参考线划分时，通常需要经过确定模型边界点坐标、绘制参考线、平移确定切点、连接切点生成轮廓线、修整轮廓线等操作；又如进行大腿模型对发动机罩前沿部位定位时，需要计算发动机罩前沿参考线高度、保险杠前伸量、查表得出大腿冲击角度、旋转并平移大腿模型、检查初始穿透并调整至合理位置、计算偏移向量等操作；而对于包络线的划分和硬点的寻找等则更加复杂，有的甚至无法用手动操作的方法实现。

由此可见，问题的矛盾在于如何将分析人员从繁琐、重复且耗时的划线和定位工作中解放出来，同时提高划线和定位的精确度，将原本用时几小时甚至几天的工作缩减为几分钟，提高前处理的效率，为仿真分析做好铺垫。本课题便是基于这一理念所开发的一个自动、快速、准确的行人保护数值仿真前处理系统。

2系统功能简述

该系统主要由参考线创建模块、硬点搜索模块和自动定位模块组成，按照Euro NCAP法规[3，4]对行人保护的规定和要求，完成了汽车行人保护数值仿真自动化前处理的工作。

2.1参考线创建模块

功能：根据所选部件和选项设置，完成车辆行人保护碰撞区域各参考线的自动划分，为冲击器模型碰撞目标点的选择提供参考依据。

2.2硬点搜索模块

功能：搜索硬点并自动创建硬点报告。所谓硬点，是指发动机罩下方坚硬物件与发动机罩距离较近的点，即碰撞中最可能产生伤害的点。硬点的搜索能为头部模型对发动机罩碰撞时的选点提供参考依据。

如图3所示为硬点搜索模块操作界面，图4为硬点自动搜索和自动创建硬点报告结果。

2.3自动定位模块

功能：读入用户填写的信息文件，根据法规要求批量完成行人保护数值仿真前处理定位工作，包括腿部模型对保险杠定位、大腿模型对保险杠定位、大腿模型对发动机罩定位、成人及儿童头部模型对发动机罩定位；并自动创建求解器输入文件。