用于车灯拓扑结构优化的方法及系统与流程

本发明涉及车灯设计，具体地，涉及一种用于车灯拓扑结构优化的方法及系统。

背景技术：

1、车灯内部空间是受车灯内外部各种功能性零件的影响的，随着汽车车灯的发展趋势，车灯功能愈发复杂，且整车留给车灯的空间和车灯可自由安排的设计空间越来越小，车灯内部零件的设计需要适应越来越小的空间，同时避免零件间干涉。

2、现有公开号为cn115688280a的中国专利申请文献，其公开了一种车辆前照明灯的设计方法、车辆的设计方法及装置，其包括以下步骤：将自有的多个前照明灯的造型图进行图形几何化，形成多个几何化的前照明灯图；对多个所述几何化的前照明灯图进行分类，并依据类型存储至对应的图形库形成设计资源数据库；根据需求从所述设计资源数据库中提取合适的几何化的前照明灯图，并对该几何化的前照明灯图进行优化设计。

3、伴随着车灯设计空间越来越小和狭窄化，车灯内部零件的设计尺寸受到越来越多限制，以往设计空间较大时，支架、壳体相关部件或支撑结构可以通过做的较大满足其足够的刚性和强度，但是当设计空间越来越小时，这些部件和结构的尺寸也会被压缩，尺寸压缩会带来刚性和强度不够，导致功能部分失效或完全失效。

4、即部件或结构重量和体积这一方面和性能这一方面，通过现有设计方法，两者无法同时满足，即使要做到同时满足两者，需要花费很多的设计时间无数次的尝试，总结经验，找出问题，优化修改，再重复尝试，优化修改，以此类推直至最终达到两者都被满足，但这是效率极低的，而且这样做出来的结果并不一定是理论最优的。且需要付出很多时间、人力和设计资源最终取得可行设计方案难以达到理论上的优选方案，且效率低。

5、现有技术中的车灯设计方法，存在如下问题：

6、1、设计周期长、效率低；

7、2、设计结果质量差。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于车灯拓扑结构优化的方法及系统。

2、根据本发明提供的一种用于车灯拓扑结构优化的方法,包括如下步骤：s1、定义拓扑优选目标零件；s2、设定目标零件的最大空间包络；s3、目标零件最大空间包络的一阶模态分析，并判断一阶模态分析频率是否达到预设频率要求；若一阶模态分析频率未达到预设频率要求，返回步骤s2；若一阶模态分析频率达到预设频率要求，进入步骤s4；s4、拓璞优化数模准备：包括对目标零件最大空间包络的网格划分、确定周边载荷重心等效替代点、确定目标零件必要功能性结构的等效替代点；s5、定义制造可行性约束条件；s6、设置拓扑优化目标；s7、拓扑优化计算，生成拓扑优化结果模型，并判断计算频率结果是否达到预设频率要求；若计算频率结果未达到预设频率要求，返回步骤s6；若计算频率结果达到预设频率要求，进入步骤s8；s8、转化实体数模；s9、实体数模二次验证：将所述实体数模代入整灯模拟环境，进行整灯模拟验证，并判断验证结果是否达到预设要求；若验证结果未达到预设要求，返回步骤s8；若验证结果达到预设要求，进入步骤s10；s10、输出最终结果。

3、优选地，针对步骤s4，所述目标零件必要功能性结构的等效替代点包括固定点和调节点；周边载荷重心等效替代点与固定点和调节点二者所在平面的距离小于10mm；周边载荷重心等效替代点位于多个固定点和调节点二者组成的封闭图形中。

4、优选地，针对步骤s5，所述制造可行性约束条件包括产品出模方向和/或产品出模方向数据的适用范围信息。

5、优选地，针对步骤s6：所述拓扑优化目标包括：性能目标和重量或体积优化目标；所述性能目标：包括：一阶模态频率目标、输出光型的输出稳定性和偏差角度控制目标、反应屈服强度屈服应力的psd目标；在满足重量或体积优化目标的前提下满足性能目标。

6、优选地，针对步骤s6：所述拓扑优化目标包括：性能目标和重量或体积优化目标；所述性能目标：包括：一阶模态频率目标、输出光型的输出稳定性和偏差角度控制目标、反应屈服强度屈服应力的psd目标；在满足性能目标的前提下满足重量或体积优化目标。

7、优选地，针对步骤s6：所述拓扑优化目标包括：性能目标和重量或体积优化目标；所述性能目标：包括：一阶模态频率目标、输出光型的输出稳定性和偏差角度控制目标、反应屈服强度屈服应力的psd目标；步骤s6.1，在满足重量或体积优化目标的前提下满足性能目标，进入步骤s7，拓扑优化计算，生成拓扑优化结果模型，并判断计算频率结果是否达到预设频率要求；若计算频率结果未达到预设频率要求，返回步骤s6.1；步骤s6.2，在满足性能目标的前提下满足重量或体积优化目标，进入步骤s7，拓扑优化计算，生成拓扑优化结果模型，并判断计算频率结果是否达到预设频率要求；若计算频率结果未达到预设频率要求，返回步骤s6.2；若上述两个步骤s7的判断中均达到预设频率要求，则进入步骤s8。

8、优选地，针对步骤s8，获取步骤s7中的拓扑优化结果模型，并消除小于2mm空隙的结构、将离散元素做连接、将部件或部件部分结构的外缘轮廓优化。

9、优选地，针对步骤s9，若验证结果未达到预设要求，将实体数模问题区域向拓扑优化结果做进一步拟合，拟合完成后，返回步骤s8。

10、优选地，针对步骤s9，验证步骤s8中的实体数模是否满足：一阶模态频率目标、输出光型的输出稳定性和偏差角度控制目标、反应屈服强度屈服应力的psd目标。

11、根据本发明提供的一种用于车灯拓扑结构优化的系统，系统包括：

12、第一模块：用于定义拓扑优选目标零件；

13、第二模块：用于设定目标零件的最大空间包络；

14、第三模块：用于目标零件最大空间包络的一阶模态分析，并判断一阶模态分析频率是否达到预设频率要求；

15、若一阶模态分析频率未达到预设频率要求，返回第二模块；

16、若一阶模态分析频率达到预设频率要求，进入第四模块；

17、第四模块：用于拓璞优化数模准备：包括对目标零件最大空间包络的网格划分、确定周边载荷重心等效替代点、确定目标零件必要功能性结构的等效替代点；

18、第五模块：用于定义制造可行性约束条件；

19、第六模块：用于设置拓扑优化目标；

20、第七模块：用于拓扑优化计算，生成拓扑优化结果模型，并判断计算频率结果是否达到预设频率要求；

21、若计算频率结果未达到预设频率要求，返回第六模块；

22、若计算频率结果达到预设频率要求，进入第八模块；

23、第八模块：转化实体数模；

24、第九模块：实体数模二次验证：将所述实体数模代入整灯模拟环境，进行整灯模拟验证，并判断验证结果是否达到预设要求；

25、若验证结果未达到预设要求，返回第八模块；

26、若验证结果达到预设要求，进入第十模块；

27、第十模块：输出最终结果。

28、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

29、1、本发明通过拓扑优化的方式，可以计算出当前限定空间下的加强零件结构更优解，既使部件减轻了重量，又保持和保证了产品结构强度，甚至有机会可以节省额外的零件，有助于提高设计结果质量，且节省了同一空间条件下的重复模拟优化的时间，以满足日益紧张的产品开发节奏。

30、2、本发明通过拓扑优化目标，在满足强度性能的目标下，尽可能地节省材料的使用，使得产品材料成本进一步下降。