行試驗設計(Design ofExperiments)，選取新的變量取值樣本。
[0021]進一步地，所述步驟七中，通過對重新構(gòu)建的車身模型進行網(wǎng)格劃分并進行CFD仿真，得到重新構(gòu)建的車身模型的空氣阻力系數(shù)Cd值。
[0022]本發(fā)明的較佳實施例中，提供一種基于自由變形技術(shù)的車身氣動造型優(yōu)化方法，如圖1-圖5所示，包括以下步驟，步驟一，在三維動畫軟件3ds Max中建立初始的簡化的汽車車身模型。初始的汽車車身模型要進行簡化，車身和底盤必須為封閉輪廓，沒有任何間隙，車輪也應為封閉輪廓，形狀為圓柱體，對初始的汽車車身模型進行簡化是為了能夠劃分網(wǎng)格并進行CH)仿真計算。其中圖2為初始的模型。步驟二，將該初始的簡化的汽車車身模型上需要控制變形的點作為設計變量，并對這些需要控制變形的點設定邊界控制條件，例如選取車身尾部左右兩端兩個對稱點的三維坐標作為設計變量，對這三個設計變量設定邊界條件，設定邊界條件是為了控制各變量的變化范圍。步驟三，利用多目標優(yōu)化軟件Isight中的試驗設計(D0E)模塊，根據(jù)步驟二所述的邊界控制條件得到少于50個的變量取值樣本。例如對上面所述的三個設計變量進行正交試驗設計，從而可以得到一定數(shù)量的變量取值方案。步驟四，根據(jù)這些變量取值樣本中的變量取值，在三維動畫軟件3ds Max中通過控制晶格節(jié)點變形的方法得到變量取值樣本的車身模型，再對這些變量取值樣本的車身模型分別進行CFD仿真求解得到相應的Cd值。步驟五，基于以上各樣本模型變量取值和各樣本模型計算得到的Cd值，在Isight中構(gòu)建近似模型。構(gòu)建近似模型是為了減少大量的計算機模擬仿真工作，若構(gòu)建的近似模型的精度較高，可以用近似模型值代替計算機仿真值。步驟六，檢驗所建立的近似模型的擬合精度。在設計變量取值空間中選取試驗設計方案外的任意3個實驗點進行CFD仿真，并與近似模型的計算結(jié)果進行對比，若驗證點的CFD仿真值與近似模型值相差在工程允許誤差范圍內(nèi)，這表明所建立的近似模型可以很好地描述設計變量與響應值之間的關(guān)系，可以用近似模型值代替仿真值。若近似模型精度不夠，則需返回步驟三重新進行D0E設計選取新的樣本點。步驟七，在驗證了近似模型可信度的基礎上，在Isight軟件中選擇適當?shù)膬?yōu)化算法求解近似模型的最優(yōu)解。根據(jù)最優(yōu)解的設計變量的取值，在3ds Max中重新構(gòu)建車身模型。步驟八，對重新構(gòu)建的車身模型進行網(wǎng)格劃分并進行CFD仿真，得到車身的空氣阻力系數(shù)Cd值，判斷其是否比原始的簡化模型明顯降低，如果沒有降低返回步驟二修改邊界條件或重新選取設計變量繼續(xù)執(zhí)行。
[0023]其中，圖2是在三維動畫軟件3ds Max中建立的初始的汽車車身模型，但沒有進行簡化。車身簡化的內(nèi)容有:封閉車身外表面，如封閉進氣格柵的進氣口、封閉車縫線、封閉車底板等。同時還需要將一些部件簡化，如:燈飾、車輪輪胎、車輪細節(jié)等。本專利的較佳實施例中以未簡化的初始的汽車車身模型作相關(guān)說明。
[0024]圖3是在3ds Max中利用FFD修改器命令對初始的汽車車身模型進行操作，將整個汽車車身模型利用長方體晶格進行控制。移動晶格的控制點，則汽車車身模型上相應晶格內(nèi)的包圍的車身外形將發(fā)生變形。根據(jù)步驟三中變量取值樣本中的變量取值，在三維動畫軟件3ds Max中通過控制節(jié)點變形的方法得到這些變量取值樣本的車身模型，就是采用控制移動晶格節(jié)點的方法得到的。步驟六中，根據(jù)最優(yōu)解的設計變量的取值，在3ds Max中重新構(gòu)建車身模型。獲得最優(yōu)解對應的車身模型也是采用對初始的汽車車身模型移動晶格節(jié)點使汽車車身模型變形的方法得到的。圖4是車身尾部及晶格結(jié)構(gòu)的局部示意圖(左視圖)。
[0025]圖5是對圖4中尾部晶格節(jié)點移動后車身尾部變形結(jié)果示意圖。圖4僅為左視圖，所以圖中移動晶格節(jié)點后只有X、Z兩個坐標值變化，即變形后汽車尾部各點的Y坐標值均不變。
[0026]應當理解的是，對本領域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于自由變形技術(shù)的車身氣動造型優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟，步驟一，建立初始的汽車車身模型；步驟二，將該初始的汽車車身模型上需要控制變形的點作為設計變量，并對這些需要控制變形的點設定邊界控制條件；步驟三，根據(jù)步驟二所述的邊界控制條件得到少于50個的變量取值樣本；步驟四，根據(jù)這些變量取值樣本中的變量取值，通過控制晶格節(jié)點變形的方法得到這些變量取值樣本的車身模型，再對這些變量取值樣本的車身模型分別進行CFD仿真求解得到相應的Cd值；步驟五，基于各變量取值樣本模型變量取值和各變量取值樣本模型的Cd值，在Isight中構(gòu)建近似模型；步驟六，在Isight軟件中選擇適當?shù)膬?yōu)化算法求解近似模型的最優(yōu)解，根據(jù)最優(yōu)解的設計變量的取值，重新構(gòu)建車身模型；步驟七，得到重新構(gòu)建的車身模型的空氣阻力系數(shù)Cd值，并與步驟一中建立的初始的汽車車身模型的Cd值進行對比，判斷其是否比初始的汽車車身模型的Cd值降低，如果沒有降低，則返回步驟二修改邊界控制條件或重新選取設計變量繼續(xù)執(zhí)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自由變形技術(shù)的車身氣動造型優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟一具體為，在三維動畫軟件3ds Max中建立初始的汽車車身模型并進行簡化；所述步驟四中，在三維動畫軟件3ds Max中通過控制晶格節(jié)點變形的方法得到變量取值樣本的車身模型。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于自由變形技術(shù)的車身氣動造型優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟三具體為，利用多目標優(yōu)化軟件Isight中的試驗設計模塊，根據(jù)步驟二所述的邊界控制條件得到少于50個的變量取值樣本。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于自由變形技術(shù)的車身氣動造型優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟五中，還包括檢驗所建立的近似模型的擬合精度，如果近似模型的精度不夠，則返回步驟三重新進行試驗設計，選取新的變量取值樣本。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于自由變形技術(shù)的車身氣動造型優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟七中，通過對重新構(gòu)建的車身模型進行網(wǎng)格劃分并進行CFD仿真，得到重新構(gòu)建的車身模型的空氣阻力系數(shù)Cd值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于自由變形技術(shù)的車身氣動造型優(yōu)化方法，包括以下步驟：首先建立簡化的汽車車身模型，將該汽車車身模型上需要控制變形的點作為設計變量，并對這些設計變量設定邊界控制條件，根據(jù)邊界控制條件得到一定數(shù)量的汽車車身模型樣本；利用自由變形方法得到這些方案的車身模型，并求出其相應的Cd值；然后構(gòu)建近似模型，利用優(yōu)化算法求解近似模型的最優(yōu)解，根據(jù)最優(yōu)解的控制點的位置，重新構(gòu)建車身模型并得到其空氣阻力系數(shù)Cd值，并與簡化的原始模型的Cd值進行對比，如果沒有降低返回S2修改邊界條件或重新選取設計變量繼續(xù)執(zhí)行。利用本發(fā)明的優(yōu)化方法使得車身外形優(yōu)化更便于控制，在一定的邊界條件下，優(yōu)化結(jié)果更可靠。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105243243
【申請?zhí)枴緾N201510782742
【發(fā)明人】汪怡平, 王濤, 鄧亞東, 李卓
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月16日