基于MeshWorks的B柱TWB/TRB结构优化方法

      本文详细介绍一下基于MeshWorks软件环境进行TWB/TRB进行参数化设置的流程。MeshWorks拥有专门的TWB/TRB参数化面板，可以创建更丰富的参数化对象，包括分割位置，分割数量，分割段长度，分割段厚度，过渡段厚度，过渡段距离，过渡段份数，分割段材料等等。是进行TWB/TRB参数化优化前处理的利器。(注：本文涉及的软件如有侵权内容，联系后删除！这些软件的使用均以“个人学习和研究软件内含的设计思想和原理”为出发点，并非商业用途！)。优化软件使用LSOPT进行。

       侧面碰撞过程中，B柱会发生变形进而侵占成员空间。对于B柱需要吸收碰撞能量同时还需要控制变形过程中的变形模式减少对成员的伤害。对应成员头部、肩部、胸部的位置要保证足够的空间，对应区域的结构需要足够的强度。而下部空间较大，可以允许发生变形吸收能量。B柱的结构设计需要满足以上性能要求。B柱可以采用拼接焊或辊压成型件的方案，既可以满足性能的要求，又可以达到减重的效果。

宝马3系  采用连续变截面B柱方案，单车减重1.3Kg。

本田思域  采用拼接焊B柱方案，侵入量减少15%。

阿尔法罗密欧朱丽叶  采用激光拼接焊B柱方案，减重3Kg，减重40%。

福特嘉年华  采用变厚度B柱方案，单车减重3Kg。

雷诺科雷傲  采用激光拼接B柱方案，减重1.0Kg，减重11%。

奥迪A8  采用连续变截面B柱方案。

斯巴鲁翼豹 采用连续变截面B柱方案。

       以上是一些B柱TWB/TRB方案的实例，通过对B柱结构/材料的优化，提升性能，减重降本！

一.子结构模型创建

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。

完整计算模型

子结构切割位置

子结构计算模型

子结构模型分析结果对比

子结构计算模型完成模型结果对比

B柱侵入量对比结果

B柱对应假人头部侵入速度对比

       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。

二.基于MeshWorks创建B柱参数化模型

1.读入LSDYNA子结构模型，注意选择注释卡片为对应软件.

2.Morphing-Parameterization-TWB Parameter进入参数化创建菜单.

3.进入菜单后点击Create，进入菜单后选择Specify Geomotry

4.Base Component选择要进行参数化设置的部件，如B柱外板，点击Create Plane创建切割面。

5.进入设置界面，在Number of Cut Planes位置设置切割份数，这里切割2次，分为三段。在对应位置设置切割面位置，过渡段长度，过渡段份数。（注，这里的切割份数也可以作为参数对象）

设置完上述内容后，退出到主界面下，进行属性设置。

6.进入后设置每段厚度，过渡段厚度，每段材料。这些都可以做为后续进行参数化设置的对象。

这里需要注意设置新生成的部件在哪个include文件中。

接下来进行参数的创建。

7.这里如果选择的是One Time Execution则是执行切割动作，我们是需要创建参数，因此选择Execute as Parameter，然后将后面的参数进行重命名。然后点击Save后我们就创建完成了一个TWB类型的可参对象。后续我们进行参数化设置。

9.按照上述步骤进行TWB参数设置，这里可以看到可参的对象包括切割位置，每个部分的厚度，每个部分的材料牌号，过渡段长度，过渡段的厚度。

10.导出参数控制文件，这个里面包含了所有参数的信息。

11.通过Script Generator生成批处理运行脚本，这个脚本可以用来集成到优化软件中。

Parametrized File选择保存的.msw模型文件；

DOE File选择上一步保存的参数控制文件；

Sensor File自定义一个文件名即可；

Template选择LSDYNA；

Output File设置求解文件名；

Batch File设置批处理文件名；

Log File选择日志文件生成的文件夹；

设置完成后点击Save即可。

生成的脚本文件如上，这里面是通过MeshWorks的图形界面生成的脚本，文件包括了绝对路径，如果为了配合优化软件进行参数优化分析，需要匹配相应的优化软件的文件路径设置。比如通常为相对路径，因此这里可以修改文件为相对路径。

在集成到优化软件环境中之前需要测试下批处理是否可以正常生成参数化模型，并可以正常进行求解计算。

原始B柱模型

分割后B柱模型

参数化变量包括三个分割段的长度，位置，厚度，材料牌号，以及过渡段的厚度。

三.基于LSOPT优化流程

       整个优化流程为：首先通过MeshWorks进行B柱参数化模型的生成，然后调用LS-DYNA对侧碰子结构模型进行求解计算，再通过META读取分析结果进行设计响应的提取。这个过程只是调用LSOPT的优化算法和流程，参数化设置时针对MeshWorks的参数控制文件进行的，因此不需要使用LS-DYNA、META等自带的模块来完成每部分的功能，这样做的好处是免去了每个模块之间的文件传递设置，因为LS-DYNA在计算过程中会生成繁多的结果文件。

3.1 设计变量参数化设置

本文直接对MeshWorks的参数文件进行参数化设置，设置的要求需要符合LSOPT参数化设置的格式。

按以上格式进行参数化设置后，LSOPT读取该文件时会自动识别以上参数.

1.批处理命令按以上分别调用MeshWorks、LSDYNA、META。这里需要注意的是，需要传递”Normal”和”Error”信号给LSOPT来执行后续操作，不然模块会一直挂起。这里没有传递信号给LSOPT是因为在高版本中增加了Termination设置来完善这个功能。具体设置如图所示。

2.Input File读取上面设置好的LSOPT参数化文件，读取后会自动识别参数。

对识别的参数变量进行设置，其中分割位置，过渡段长度，每段厚度为连续性变量（厚度也可以设置为离散型变量），每段的材料牌号为离散型变量，变量为材料牌号ID。过渡段分段厚度是和相邻段厚度相关的参数，因此设置为Dependent类型，表达式按正确的关系式表达即可。

针对于TRB/TWB的工艺，需要满足最大最小薄厚比，相连件薄厚比等关系，这与设计变量的范围是相关的，如果设计变量范围的组合中有不满足如上薄厚比关系时，需要对设计变量样本点进行筛除。这里需要设置变量的Constraints.即Sampling Constraint。

这里面由于是进行的两端分割，因此需要设置1和2、2和3以及最大最小薄厚比的约束关系。过渡段厚度是通过上一步的变量设置为dependent类型实现的。

本例中meta是通过批处理进行调用读取结果响应的，其中一种方式是可以通过对生成的结果文件进行识别读取设计响应，但这种方法操作稍显复杂。我们这里直接通过使用LSOPT的用户定义后处理器来自动识别结果。这个User-Defined Postprocessor要求要读取的结果文件满足一定的格式，meta模块也是满足这个格式要求的。如果需要自己通过脚本的形式写结果文件，只需要满足特定的格式要求，则通过这个模块就会自动识别结果响应。本例中的结果是通过meta生成的，因此是满足这一个格式要求的。这里从上面的模块传递两个meta的结果文件到后处理模块中。

其中command的批处理命令只是为了识别是否上个模块是否正确传递了结果文件，如果传递则会反馈.N o r m a  l.信号给LSOPT。当在Output File中读取结果文件时，则会自动识别出结果响应。

设置设计目标，质量最小。设置设计约束，约束侵入量和侵入速度.

      以上为整个基于MeshWorks、LSDYNA和LSOPT进行B柱TWB/TRB参数优化流程。参数包括分割位置，每段厚度，每段材料，过渡段长度，过渡段厚度。制造约束包括最大最小厚薄比，相邻部件厚薄比。过渡段厚度关系等。以侵入量、侵入速度为性能约束，以质量最小为优化设计目标。

       以上优化流程同样可以在Isight、optimus、modefrontier、heeds中进行，设置的过程可以参考公众号以往的相关软件操作案例。

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后续：MeshWorks软件具有丰富的参数化功能，尤其是一些如本文所述的特色化参数化模型设置的功能，对于模型修改，参数化设置等可以极大提高工作效率和优化效率。原厂公众号里面有更丰富的案例可供大家学习借鉴。 

若您想咨询MeshWorks软件购买事宜，请下方扫码或联系18665820511或caesoft@qq.com。