一种座椅体压仿真结果提取方法技术

本发明专利技术公开了一种座椅体压仿真结果提取方法，属于汽车人机工程学技术领域，包括在有限元后处理模块中打开座椅体压仿真结果云图，对坐垫和靠背的体压云图进行截取；平面化的云图的获取方向为坐垫或靠背基准平面的法向方向，朝向座椅截取接触表面的体压云图；将云图中的颜色进行编码，并与后处理设置中与之相对应的接触压强区间中值相映射，完成颜色信息向体压数值信息的转化；将云图划分为小网格，选取每个小网格内的颜色并与先前编码好的颜色进行比对，得到该网格所对应的体压数值，结合作为位置信息的网格坐标，完成区域位置信息向体压分布信息的转化；最后得到座椅接触面在基准平面内网格化后所有网格对应的体压数值，实现座椅体压仿真结果的提取。现座椅体压仿真结果的提取。现座椅体压仿真结果的提取。

【技术实现步骤摘要】
一种座椅体压仿真结果提取方法


[0001]本专利技术属于汽车人机工程学
，具体涉及一种座椅体压仿真结果提取方法。

技术介绍

[0002]体压特性是汽车座椅重要的静态属性之一，它指的是在驾乘人员以一定姿势落座于座椅后，当座椅与乘员保持稳定时两者间由于接触载荷与材料变形所产生的压强特征，具体包括数值特性和分布特性两方面。汽车座椅的体压数值应该在合理的范围内：一方面过大的局部体压会使人体组织内应力增大导致异物感，且长时间的过大体压会使人体组织缺氧受累导致压力损伤；另一方面不足的体压会导致座椅的支撑性不强，从而导致驾乘姿势的恶化从而引起疲劳等。汽车座椅的体压分布也应合理：一般峰值体压应位于坐骨结节下方，此处承受了来自大部分体重的载荷；体压从峰值中心向外逐层递减，等压强线光顺圆滑，体压变化梯度较缓；腿部有一定支撑但不能过大而影响下肢血液回流等。汽车座椅是乘员与汽车之间接触面积最大的界面，而体压特性又是驾乘过程中乘员对座椅最直观的感受，研究表明座椅的体压特性是与座椅主观舒适性相关最显著的，因此对于汽车座椅体压特性的研究和检验十分重要。
[0003]传统研究中座椅的体压特性是在样件或实例制造完成后由真人试乘，并利用由排布在柔性垫上的一系列压力传感器组成的体压坐垫实测得到的。然而这种方法在前期需要精准的传感器对标，且体压坐垫会由于受力而变形等原因会对实测结果产生较大影响。最主要的是实测必须基于制作好的样件实例，在研究和设计过程中成本高、效率低，因此现代座椅设计与研究中都是利用CAE体压仿真的方法获得座椅的体压特性。CAE座椅体压仿真技术是利用计算机CAE软件，对座椅和目标乘员进行有限元或生物力学建模，施加载荷与边界条件并针对复杂接触与载荷进行显式动力学分析，从而通过仿真计算获得座椅的体压特性，其本质是大变形非线性显式动力学有限元分析。若在人
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椅之间设置合理的相互作用与接触属性，则可利用该技术相对快速、简便、灵活地获得座椅较为可靠的体压特性，将其具体数值与分布输出后则可用于座椅的检验与研究。
[0004]利用通用有限元软件进行座椅体压仿真后，需要对其进行后处理工作，从而提取座椅体压仿真结果。体压属于接触压强这一场变量，其分布可以通过云图将某一分析步或时刻的运算结果在几何模型上进行展示，对体压数值进行区间划分后利用不同颜色的区块来对体压数值与分布进行直观的视觉展示。某一点处的具体数值，需要选取相应位置的结点后，再输出该节点处的接触压强作为此处的体压数值。由于实际的工作中需要的往往是整个人
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椅界面间的体压分布，则需要提前将接触表面上的结点建立点集，获取点集中的各结点编号。后处理过程中依据先前获取的编号输出相应的变形后坐标与结果数值。变形后坐标通过几何变换将体压分布结果平面化，体压数值仿真结果通过编号与其位置一一对应后，则获得了座椅体压仿真的数据结果，方便后续的检验与研究。
[0005]在对座椅体压仿真进行后处理的过程中，虽然能通过云图直观地获得体压分布特
征，但是实际工作中还需要接触面上各点处的体压数值。而利用通用有限元技术，其体压仿真数值及分布是基于有限个单元表面或结点的，因此其结果数据本质上是一系列单元表面或结点处的接触压强，数据量十分庞大难以直接提取。此外座椅表面在进行了复杂的接触与非线性大变形后结点间距产生很大变化，间距的变化对体压数值的插值有了很大的影响，难以准确的对体压分布进行平面化处理。某些特殊位置如沟槽、孔洞等接触轮廓及变形十分复杂的区域，几乎无法进行平面转换，从而造成体压数据较大的误差甚至错误。对于这些特殊部位的仿真结果提取，仍然要依赖手动对结点的筛选和数据的输出。使得座椅体压仿真结果的提取有了一定的主观因素影响，需要一定的经验和技巧。此外该后处理工作过程较为复杂繁琐，需要较高的时间成本，准确度也很受限，对有后续的座椅体压特性检验、分析与研究工作有一定影响。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种座椅体压仿真结果提取方法，该提取方法便捷、快速、准确的将经过复杂接触与非线性大变形的座椅体压仿真结果进行提取，尤其是复杂变形与特殊轮廓处的体压分布能够平面化转换，并准确的将各个结点处的体压数值进行提取与排布，来获得座椅准确的体压特性。
[0007]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0008]一种座椅体压仿真结果提取方法，具体包括如下步骤：
[0009]步骤一：截取仿真结果云图；
[0010]步骤二：网格化云图；
[0011]步骤三：云图颜色编码；
[0012]步骤四：网格颜色识别；
[0013]步骤五：映射关系并输出结果。
[0014]进一步地，步骤一所述的截取仿真结果云图，具体包括如下内容：
[0015]在有限元后处理模块中打开计算完毕的座椅体压仿真结果云图，分别对坐垫和靠背的体压云图进行截取；
[0016]坐垫和靠背体压云图的截取方向分别为各自基准平面的法线方向，朝向座椅截取接触表面的体压云图。
[0017]进一步地，步骤二所述的网格化云图，具体包括如下内容：
[0018]将步骤一中截取好的坐垫和靠背云图平铺并网格化；用网格将云图分割成若干小正方形区域，网格化的区域覆盖整个云图，且不同部件的云图不能在同一个小正方形区域中。
[0019]进一步地，步骤三所述的云图颜色编码，具体包括如下内容：
[0020]提取步骤一中截取好的云图中所包含的颜色，即云图图例中的一系列颜色，并将其和与之相对应的体压数值区间中值一一对应，利用云图颜色与体压数值的映射关系完成编码；云图中不同颜色数量即体压数值范围内所划分区间的个数，反映了云图对仿真结果的分辨力，间接影响了结果提取精度，云图中不同颜色越多则结果提取精度越高，云图中不同颜色数量不小于10。
[0021]进一步地，步骤四所述的网格颜色识别，具体包括如下内容：
[0022]将步骤二完成的网格化云图中每一个小正方形中的颜色及其面积进行识别和记录；若一个小正方形中多于一种颜色，则记录其中包含的所有颜色及其各自所占的面积。
[0023]进一步地，步骤五所述的映射关系并输出结果，具体包括如下内容：
[0024]将步骤四识别的网格中每一个小正方形颜色与步骤三编码的云图颜色进行比对并完成编码，根据云图颜色与体压数值的映射关系输出每一个小正方形所对应的体压仿真数值结果；若一个小正方形中有多个颜色，则根据工作或研究需要选择不同的加权输出方法；最终提取得到座椅体压仿真结果矩阵，该矩阵的元素与网格所划分的小正方形个数相等且一一对应。
[0025]进一步地，所述选择不同的加权输出方法具体包括最大/小值法、中点取值法、平均值法及面积法；
[0026]其中，所述最大/小值法指的是将有多个颜色的小正方形假定为仅有一种颜色，且该颜色所对应的体压数值是这些颜色所对应的体压数值中最大/小的；
[0027]所述中点取值法指的是将有多个颜色的小正方形假定为仅有一种颜色，且该颜色本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种座椅体压仿真结果提取方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一：截取仿真结果云图；步骤二：网格化云图；步骤三：云图颜色编码；步骤四：网格颜色识别；步骤五：映射关系并输出结果。2.如权利要求1所述的一种座椅体压仿真结果提取方法，其特征在于，步骤一所述的截取仿真结果云图，具体包括如下内容：在有限元后处理模块中打开计算完毕的座椅体压仿真结果云图，分别对坐垫和靠背的体压云图进行截取；坐垫和靠背体压云图的截取方向分别为各自基准平面的法线方向，朝向座椅截取接触表面的体压云图。3.如权利要求2所述的一种座椅体压仿真结果提取方法，其特征在于，步骤二所述的网格化云图，具体包括如下内容：将步骤一中截取好的坐垫和靠背云图平铺并网格化；用网格将云图分割成若干小正方形区域，网格化的区域覆盖整个云图，且不同部件的云图不能在同一个小正方形区域中。4.如权利要求3所述的一种座椅体压仿真结果提取方法，其特征在于，步骤三所述的云图颜色编码，具体包括如下内容：提取步骤一中截取好的云图中所包含的颜色，即云图图例中的一系列颜色，并将其和与之相对应的体压数值区间中值一一对应，利用云图颜色与体压数值的映射关系完成编码；云图中不同颜色数量即体压数值范围内所划分区间的个数，反映了云图对仿真结果的分辨力，间接影响了结果提取精度，云图中不同颜色越多则结果提取精度越高，云图中不同颜色数量不小于10。5.如权利要求4所述的一种座椅体压仿真结果提取方法，其特征在于，步骤四所述的网格颜色...

【专利技术属性】
技术研发人员：任金东，张天明，戚诗敏，潘博宇，杜若愚，郭思媛，刘欣，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：