3. 整车几何清理与CAD准备

整车碰撞模型的几何准备，本质上是把设计部门交付的CAD数据，转换成一套"适合划网格、适合装配、适合求解"的几何基线。这一步做得好坏，直接决定后续网格质量、接触定义能否顺利建立，以及计算能否稳定收敛。本节按白车身、开闭件、底盘、动力总成四类总成分别说明处理要点，再统一讲中面抽取、特征简化与装配对齐三条贯穿性策略。

一、四类总成的几何特征与处理侧重

白车身（BIW）是碰撞载荷的主要承载路径，由大量薄壁冲压件焊接而成，板厚多在0.6～2.0 mm之间。处理重点是保留完整的传力通道：前纵梁、门槛梁、B柱、地板横梁、后纵梁这些闭合截面结构必须完整保留，不能因为"看起来复杂"就删掉加强筋或翻边。翻边（flange）是点焊连接的载体，宽度通常8～16 mm，必须保留，否则焊点无处落位。相对地，工艺孔、定位孔、小的减重孔（直径小于8 mm）可以填充，因为它们对刚度贡献很小，却会显著增加网格数量和局部畸形单元。

开闭件包括车门、发动机罩、行李箱盖、翼子板。它们通过铰链和锁扣与车身连接，碰撞中会发生相对运动。处理时要注意：铰链轴线、锁扣位置必须精确定位，因为这里要建立铰链单元和锁止约束；门内板与外板之间的加强板、防撞梁要保留，它们决定车门在侧碰中的侵入量。玻璃通常简化为壳单元或直接删除后以质量点替代，需根据分析目的决定。

底盘包含副车架、悬架摆臂、转向节、制动盘、轮毂等。这些多为铸件或锻件，实体特征明显。碰撞中副车架参与前碰传力，摆臂和转向节影响车轮运动学。处理策略是：副车架按壳或实体保留，摆臂可简化为刚性或变形体，制动盘和轮毂常简化为刚体加质量，轮胎用气囊模型或简化壳代替。底盘件与车身的连接点（衬套安装点、螺栓孔）必须准确定位。

动力总成通常作为刚体处理，因为其刚度远大于车身，碰撞中自身变形很小。重点是准确获取质量、质心位置和转动惯量，并保留与车身悬置的连接点。发动机缸体、变速箱壳体可大幅简化，但悬置支架的几何要保留，因为悬置是动力总成与车身之间的传力路径，其刚度直接影响前碰中动力总成的运动和后移量。

二、中面抽取

薄壁件用壳单元离散，必须先抽取中面。对等厚板，中面位于上下表面中间；对不等厚或带加强筋的冲压件，中面抽取后可能出现面片断裂、重叠或丢失。实际操作中，抽取完成后要逐件检查：面是否连续、边界是否闭合、翻边是否完整。常见问题是圆角处中面自交，需要手工修补或局部用实体单元过渡。抽取顺序建议先做规则件（地板、门板），再做复杂件（纵梁、B柱），因为复杂件修补耗时更长。

三、特征简化

简化的原则是"不影响刚度、质量、传力路径的特征可以去掉"。具体包括：直径小于8 mm的孔填充；小于3 mm的倒角、圆角去除；不影响连接的凸台、凹槽压平；装饰性特征删除。但要注意，加强筋、翻边、主要圆角（如纵梁诱导槽）必须保留，它们直接影响压溃模式。简化后要复核质量变化，一般控制在原质量的±3%以内，超出说明删多了。

四、装配对齐策略

各总成独立处理后，需要装配到整车坐标系。对齐的核心是统一基准：所有零件最终都要落到整车坐标系下，X向为车辆纵向（通常向前为负或正，需在项目开始就约定并全文一致），Y向为横向，Z向为垂向。对齐方法上，优先使用设计部门提供的装配基准点和定位孔；没有基准时，用对称面、地板平面、前轴中心线建立局部坐标系再转换。对齐后必须检查干涉：相邻零件之间不应有穿透，间隙应保持设计值（如门与侧围间隙通常3～5 mm）。

五、实操中的关键判断

几何准备阶段最容易被忽视的是"质量守恒"检查。每处理完一个总成，应统计其质量并与设计BOM对比。例如某车型白车身设计质量约320 kg，简化后若变成290 kg，说明删掉了不该删的结构；若变成350 kg，说明填充了过多孔洞或保留了多余特征。这个检查能快速发现系统性错误。

另一个关键是坐标系约定。整车碰撞模型通常采用：X向指向车辆前进方向为正，Y向指向驾驶员左侧为正，Z向竖直向上为正，原点位于前轴中心线与车辆对称面的交点、地面高度处。这个约定必须在几何准备阶段就确定，并贯穿到后续所有总成和连接定义中。如果中途切换参照系，会导致接触方向、初始速度方向全部出错。

完成上述四类总成处理、中面抽取、特征简化和装配对齐后，几何基线就具备了进入网格划分的条件。此时应输出一份几何检查报告，记录各总成的质量、关键尺寸、坐标系定义和遗留问题，作为后续网格划分和模型验证的输入依据。