车体上边梁加强板及其控制曲线和控制曲面的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车体上边梁设计技术领域，尤其涉及一种车体上边梁加强板及其控制曲线和控制曲面的设计方法。
【背景技术】
[0002]现代车辆结构中，车身上边梁的截面宽度在不断减小，已满足乘员更宽阔的视野要求。
[0003]但截面宽度的减小会对车身的碰撞性能产生不利影响，引起安全问题。这就要求车身上边梁加强板在不断减小截面宽度的情况下，通过自身结构刚度来满足碰撞安全。
[0004]在现有技术中，往往通过以下三种方式来提高车身上边梁加强板自身的结构刚度:1.采用超高强钢板；2.采用高强钢板并增加加强板的厚度；3.在碰撞发生折弯的区域增加局部加强板等。
[0005]而现有上边梁加强板的设计，主要依靠工程师个人经验积累，并没有形成一个完整的设计方法及设计体系。然而，若车身上边梁加强板结构不流畅则容易在型面扭曲或截面变化较大区域形成折弯或者压溃，而一个流畅的加强板结构可以使正面碰撞力更迅速的从车前方传递到车后方并逐渐分散，减少折弯梁，降低压溃风险。可见，作为在碰撞时重要的承力零件，车身上边梁加强板需要有足够的刚度和流畅度，才能保证乘员舱的安全。
【发明内容】
[0006]本发明实施例的目的是提供一种车体上边梁加强板及其控制曲线和控制曲面的设计方法，基于该设计方法能够有效快速得到一个结构更流畅、更容易满足车身刚度和碰撞需求的车体上边梁加强板。
[0007]本发明实施例提供了一种车体上边梁加强板的控制曲线的设计方法，包括步骤:
[0008]在XY平面上形成符合给定的上边梁结构和上边梁加强板的若干控制断面参数要求的曲率变化平滑的第一平面曲线；
[0009]在ZX平面上形成符合给定的上边梁结构和上边梁加强板的若干控制断面参数要求的曲率变化平滑的第二平面曲线；
[0010]基于所述第一平面曲线和第二平面曲线形成上边梁加强板的空间控制曲线，使所述空间控制曲线上的任意一点的X、Y和Z坐标满足:x坐标与所述第一平面曲线上的第一对应点的X坐标、所述第二平面曲线上的第二对应点的X坐标相同，Y坐标与所述第一对应点的Y坐标相同，Z坐标与所述第二对应点的Z坐标相同。
[0011]作为上述方案的改进，通过以下步骤形成所述第一平面曲线和第二平面曲线:
[0012]根据给定的车体上边梁结构和上边梁加强板的若干控制断面，确定上边梁加强板控制线上的若干控制点位置；
[0013]基于所述若干控制点位置，通过投影分别得到XY平面上对应的若干控制点和ZX平面上对应的若干控制点，从而得到连接所述XY平面上对应的若干控制点的XY平面控制曲线和连接所述ZX平面上对应的若干控制点的ZX平面控制曲线；
[0014]通过曲率梳分析方法分别对所述XY平面控制曲线和ZX平面控制曲线进行调整，直至所述XY平面控制曲线和ZX平面控制曲线的曲率梳光滑连续，调整后的所述XY平面控制曲线和ZX平面控制曲线对应构成所述第一平面曲线和所述第二平面曲线。
[0015]作为上述方案的改进，基于所述第一平面曲线和第二平面曲线，通过双向投影方式得到所述上边梁加强板的空间控制曲线。
[0016]作为上述方案的改进，还包括步骤:
[0017]通过曲率梳分析方法对所述空间控制曲线进行分析，若所述空间控制曲线的曲率梳不满足光滑连续的要求，则继续通过曲率梳分析方法对所述第一平面曲线和所述第二平面曲线进行调整，直至所述空间控制曲线的曲率梳达到光滑连续的要求。
[0018]本发明实施例还提供了一种车体上边梁加强板的控制曲面的设计方法，包括步骤:
[0019]形成第一控制曲线，所述第一控制曲线根据上述车体上边梁加强板的控制曲线的设计方法得到；
[0020]基于所述第一控制曲线形成车体上边梁加强板的单曲率控制曲面；其中，所述第一控制曲线构成所述控制曲面的第一边界曲线，所述控制曲面与所述第一边界曲线相对的第二边界曲线为第二控制曲线，所述第二控制曲线与所述第一控制曲线之间的距离满足:从上边梁的前端部至连接车体中柱后部位置保持不变，从上边梁的连接车体中柱后部位置至后端部线性增大。
[0021]作为上述方案的改进，所述第一边界曲线为所述控制曲面的上边界控制曲线/下边界控制曲线，所述第二边界曲线对应为所述控制曲面的下边界控制曲线/上边界控制曲线。
[0022]作为上述方案的改进，所述基于所述第一控制曲线形成车体上边梁加强板的单曲率控制曲面具体为:
[0023]以所述第一控制曲线作为引导曲线，根据拔模方向和预定的曲率扫掠出一单曲率曲面；
[0024]在所述单曲率曲面上找出与所述第一控制曲线之间的距离满足预定条件的所述第二控制曲线；
[0025]所述第一控制曲线和第二控制曲线之间的单曲率曲面构成所述单曲率控制曲面。
[0026]作为上述方案的改进，还包括步骤:
[0027]通过曲率梳分析方法对所述第二控制曲线进行分析，若所述第二控制曲线的曲率梳不满足光滑连续的要求，则重新在所述单曲率曲面上找出与所述第一控制曲线之间的距离满足预定条件的所述第二控制曲线，直至所述第二控制曲线的曲率梳达到光滑连续的要求。
[0028]本发明实施例还提供了一种车体上边梁加强板的设计方法，其特征在于，包括步骤:
[0029]根据上述的车体上边梁加强板的控制曲面的设计方法形成车体上边梁加强板的控制曲面，并基于预设的上边梁加强板厚度得到上边梁加强板的控制部；
[0030]基于给定的上边梁结构及预设的工程约束角度确定上边梁加强板的第一焊接部、第二焊接部，从而形成连接所述控制部和第一焊接部的第一连接部以及连接所述控制部和第二焊接部的第二连接部，所述第一焊接部、第一连接部、控制部、第二连接部以及第二焊接部共同构成车体上边梁加强板。
[0031]与现有技术相比，本发明公开的车体上边梁加强板的控制曲线的设计方法通过在XY平面和ZX平面上分别形成符合给定的上边梁结构和上边梁加强板的若干控制断面参数要求的曲率变化平滑的第一平面曲线和第二平面曲线，并基于所述第一平面曲线和第二平面曲线采用，例如双向投影方式形成上边梁加强板的空间控制曲线，快速有效。而且采用全参数化定义得到的上边梁加强板控制曲线，提高了汽车上边梁结构设计的统一性及规律性，提高汽车车身刚度、流畅度和碰撞性能。
【附图说明】
[0032]图1是本发明实施例中一种车体上边梁加强板的控制曲线的设计方法的流程示意图。
[0033]图2是本发明实施例中一种车体上边梁加强板的控制曲面的设计方法的流程示意图。
[0034]图3是本发明实施例中一种车体上边梁加强板的设计方法的流程示意图。
[0035]图4是本发明实施例中一种车体上边梁加强板的设计方法的具体流程图。
[0036]图5是适用本发明实施例中一种车体上边梁加强板的设计方法的车体结构的车体侧视图。
[0037]图6是沿图5所示的1-1方向上的剖面图。
[0038]图7是适用本发明实施例中一种车体上边梁加强板的设计方法的车体结构的车体顶视图。
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