【技术实现步骤摘要】
一种基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法及系统
本专利技术涉及汽车研发、计算机仿真
，尤其涉及一种基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法及系统。
技术介绍
拓扑优化式建立在拓扑学、计算机技术和优化方法基础上的结构优化理论，涉及到应用数学、计算机力学、优化策略等领域，并且不断融入新的数值算法、图像处理技术、科学计算可视化等新兴学科与技术。随着拓扑优化理论和工程研究的逐步进展，拓扑优化即将成为新产品设计和开发的有利工具；拓扑优化方法，是在给定的空间区域内，依据已知的载荷与约束条件，找出最佳的材料分布，使结构在材料质量一定的前提下，刚度、强度等性能达到最佳，或者在性能保持不变的前提下，质量达到最小。目前最常用的拓扑优化方法是密度法，其基本思想是引入一种相对密度的概念，材料密度在0-1之间可变，0表示无材料填充，1表示实体填充，0-1之间表示材料为过度单元，然后定义单元密度作为设计变量，再引入惩罚因子对密度在0-1之间的单元进行惩罚，是拓扑优化模型更好的逼近0或者1。现有的结构设计方法是，设计工程师在现有结构基础上制作出新的...
【技术保护点】
1.一种基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法，其特征在于：包括，/n确定顶棚结构的拓扑优化空间；/n利用铰链安装位置作为非设计区域，并确定适用于所述顶棚结构分析的工况路径；/n利用所述工况路径，建立顶棚拓扑分析模型；/n计算所述分析模型，并输出处理结果，构建几何模型；/n基于输出的所述几何模型，构建初版顶棚结构方案；/n利用所述初版顶棚结构方案建立有限元模型，验证所述顶棚结构的性能，并分析所述顶棚结构性能是否满足所述顶棚结构建立要求。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法，其特征在于：包括，
确定顶棚结构的拓扑优化空间；
利用铰链安装位置作为非设计区域，并确定适用于所述顶棚结构分析的工况路径；
利用所述工况路径，建立顶棚拓扑分析模型；
计算所述分析模型，并输出处理结果，构建几何模型；
基于输出的所述几何模型，构建初版顶棚结构方案；
利用所述初版顶棚结构方案建立有限元模型，验证所述顶棚结构的性能，并分析所述顶棚结构性能是否满足所述顶棚结构建立要求。
2.如权利要求1所述的基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法，其特征在于：确定所述顶棚结构的拓扑优化空间包括，
定义所述顶棚结构的外观造型为上边界；
将所述顶棚结构的A柱、B柱、C柱、D柱位置分别定义为前后左右边界；
再将所述顶棚结构的乘员头部空间位置定义为下边界；
利用所述上边界、所述前后左右边界和所述下边界作为最大的优化空间，从而确定所述顶棚结构的所述拓扑优化空间。
3.如权利要求1或2所述的基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法，其特征在于：包括，
利用整体式鸥翼门的所述铰链安装位置作为所述非设计区域；
将所述整体式鸥翼门的结构与所述铰链安装位置作为不能更改的约束条件，参与力的传递；
利用所述整体式鸥翼门的自身重力由所述铰链传递到所述顶棚结构上。
4.如权利要求3所述的基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法，其特征在于：确定传递到所述顶棚结构上的力包括，
检测所述整体式鸥翼门安装在所述顶棚结构上所需要的强度、刚度；
测算所述整体式鸥翼门最大开启角度时的车门自身重量载荷；
获取开启过程中所述车门铰链处承受的最大力矩。
5.如权利要求1或4所述的基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法，其特征在于：确定适用于所述顶棚结构分析的工况包括，
分析所述顶棚结构对于车身整体扭转和弯曲性能的贡献；
利用国际标准，确定车身扭转工况、弯曲工况及顶压工况；
根据顶压相关试验标准，确定加载位置、力大小和角度。
6.如权利要求1所述的基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法，其特征在于：建立所述顶棚拓扑分析模型包括，
在所述拓扑优化空间内生成体网格；
确定所述体网格合适的弹性模量；
定义约束条件，确定目标；
利用所...
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