LS-DYNA子结构法参数化及轻量化应用

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以下文章来源于CAE数值优化轻量化，作者方永利

前言：在整车碰撞分析中，单次计算时间一般在几个或十几个小时。（MPP求解器一般可以提升40%左右的计算效率）。如果针对某个结构件进行优化时，通常根据专家经验（高级试错法）往往也需要多次计算。而对于参数优化等数值优化方法而已，计算量会大幅提高。从试错法到数值优化方法的转变亦是计算资源的需求。因此，如何更加高效地进行优化分析，在保证计算精度的条件下降低计算需求（硬件需求，时间需求）对于优化工程师是一个无法逃避的课题。本文简单介绍一下LS-DYNA子结构法在结构碰撞优化分析中的应用。

一.子结构关键字

LS-DYNA子结构通过*INTERFACE_COMPONENT关键字定义子结构分析的数据传递，即将子结构与残余结构交界的节点定义为子结构分析的数据传递节点。通过*INTERFACE_COMPONENT_FILE将这些节点的时间历程解传递到声明的文件中（如d3iff）。在子结构分析中使用*INTERFACE_LINKING_FILE关键字引入节点解用于子结构分析中。

二.子结构分析案例

本文以侧碰分析为例，简单介绍一下子结构分析在碰撞分析中的应用。

图1 完整计算模型

图2 子结构切割位置

图3 子结构计算模型

三.分析结果

图4 完整模型计算结果

图5 子结构模型计算结果

图6 B柱侵入量对比结果

B柱对应假人头部侵入速度对比

B柱对应假人颈部侵入速度对比

B柱对应假人肩部侵入速度

B柱对应假人上肋骨侵入速度

B柱对应假人中肋骨侵入速度

B柱对应假人下肋骨侵入速度

B柱对应假人上腹部侵入速度

B柱对应假人中腹部侵入速度

B柱对应假人下腹部侵入速度

B柱对应假人上骨盆侵入速度

B柱对应假人下骨盆侵入速度

从计算结果对比来看，子结构模型分析结果和完整模型分析结果基本上是一致的。满足工程分析要求。

四.参数化应用案例

B柱内板参数化优化：

Ø设计变量：三个有效分段的厚度、过渡区域长度、三个分段的材料

Ø设计约束：侧碰、顶压

Ø设计目标：质量最小

Ø优化软件：Depmeshworks Isight（或者任意其他优化软件）

优化模型需要创建三段材料的厚度、长度、材料牌号以及过渡段的长度，参数化可以通过ANSA的morph来进行参数化设置，当然需要加入网格重构的脚本。整个设置过程可能稍微复杂一些，需要根据B柱内板的形状特征来设置Morph的方向。另外一个参数化的软件是用于Depmeshworks来完成，通过Tailor Welded Blank Parameter参数化功能可以方便进行上述参数化模型设置。