META中虚拟测评工具VTC toolbar常见问题解答

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在META v24.1版本中,新增了虚拟测评后处理工具Virtual Testing Crashworthiness tool (以下简称“VTC工具”)。该工具可基于Euro NCAP、C-NCAP,计算虚拟测评相关指标,并可导出用于上传给Euro NCAP、C-NCAP官方的ISO MME格式的仿真和试验数据。

本文旨在对META用户在VTC工具使用初期的常见问题进行汇总,并给出具体解答。

META中虚拟测评工具VTC toolbar常见问题解答

图1 META VTC工具最新版的GUI界面

VTC工具支持输出Euro NCAP所要求的115个全通道结果吗?

是的,VTC工具支持输出Euro NCAP所要求的115个全通道结果的。在VTC工具GUI的“Settings” tab,提供了选项 Calculate ISO scores> All/Mandatory。通过切换该选项的值,用户可选择仅计算并输出全通道结果,或Euro NCAP、C-NCAP在监测阶段 (monitoring phase)要求强制输出的通道结果。值得注意得是:相关通道必须在以通道id或名称的形式在VTC工具的Input Spreadsheet Template中正确完成指定。

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图2 VTC工具GUI上用于设置是否计算全通道的选项

VTC工具是基于哪一个版本的ISO 18571计算相关性的?

目前,META的最新正式发布版本为24.1.2,META 24.1.2版本中的VTC工具是基于ISO 18571 2023版计算相关性的,具体计算方法可参见 https://openvt.eu/validation-metrics/ISO18571 。在META 25.0.0版本中,VTC工具是基于 ISO 18571 2024版计算相关性的。

 

VTC工具支持基于C-NCAP进行虚拟测评分析吗?

VTC工具计划在META 24.1.3 版本和25.0.1版本中,支持基于C-NCAP进行虚拟测评分析。META 24.1.3 版本和25.0.1版本的预计正式发布时间为9月-10月。目前,META的最新正式发布版本为24.1.2,若需提前使用支持C-NCAP的的虚拟测评工具,请联系BETA CAE Systems 中国。

 

VTC工具支持哪些格式的仿真数据?使用不同格式的仿真数据时,需要注意什么?

VTC工具支持多种求解器格式的仿真数据,包括:LS-DYNA、PAMCRASH_ERF、PAMCRASH、RADIOSS。此外,VTC工具还支持直接读取ISO – *.mme, ISO – *.chn, ISO – *.iso格式的仿真数据。值得注意的是,选择格式为求解器格式的仿真数据,与选择格式为ISO相关格式的仿真数据进行VTC计算时,二者的VTC工具通道模板 Input Spreadsheet template 是不一样的,需选取相对应的通道模板。

 

如何获取VTC工具的所需的用于填写仿真和试验数据通道的Input Spreadsheet Template?填写Input Spreadsheet Template中的通道时,有什么格式要求吗?

通过点击VTC工具GUI上的按钮“Create Empty Spreadsheet”,即可获取Input Spreadsheet Template。根据仿真数据的格式类型,Input Spreadsheet Template分为两种:template for CAE results from Solver files, template for CAE results from ISOMME files。

在VTC工具的Input Spreadsheet Template中填写通道时,通道可以是通道名称、也可以是通道id号。对于需要基于多通道结果计算某一项指标时,可填写对应的通道id字段。例如 “$ Dummy for CAE energies”, 对应的“dummy_pids”可填写1-999。

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图3 VTC工具GUI上获取Input Spreadsheet Template的选项

 

VTC工具支持哪些格式的试验数据?

VTC工具支持的试验数据的格式包括:ISO – *.mme, ISO – *.chn, ISO – *.iso, DIADEM – *.dat, HDF – *.hdf, ASCII – *csv, *.txt, ABF – *.th.

 

VTC工具中如何给定仿真和试验数据的单位制?

针对仿真数据,VTC工具提供了4种类支持的单位制:mm-kg-msec, mm-ton-sec, mm-g-msec, m-kg-sec。针对试验数据,VTC工具支持按以下3种方式读取单位制:from ISO files, from spreadsheet, from ABF curve name。

 

VTC工具的Input Spreadsheet Template中的CAE MME Header 和Test MME Header中的项,是否对VTC的计算结果有影响?

VTC工具的Input Spreadsheet Template中包含了3类表:(1)假人通道表,以Euro NCAP为例,假人通道表为WS-50; (2) CAE MME Header; (3) Test MME Header。

对于CAE MME Header,以Euro NCAP为例,按照规范要求分为了两块:“$Item”和“$ Additional mandatory lines for Virtual Tests”,后者为附加必填项,其中的部分项会参与计算虚拟测评结果。举例说明:(1)项“Distance between head COG and organge line”参与计算“Head Excursion AC Limit”;(2)项 “Mass of total setup (used for quelity checks) ”参与计算质量增加百分比(“Max Total Added Mass / Total Initial Mass”)。

 

VTC工具的Input Spreadsheet Template中的CAE MME Header 和Test MME Header中的项,是否支持自动从仿真、试验文件中自动读取相关数据?

对于CAE MME Header,面向Euro NCAP,Euro NCAP官方所要求填写的项是无法直接从CAE 仿真结果中自动提取的,只能由工程师手动录入;面向C-NCAP,用户可对C-NCAP官方不要求填写的项进行缺省。对于Test MME Header,VTC工具将考虑新增feature —— 直接从物理试验数据的MME HEADER中读取相关信息。

 

如何在VTC工具中考虑ISO 18571相关性计算余量?

在VTC工具中,可通过Settings > … threshold考虑计算余量。以Euro NCAP为例,VTC工具提供可供考虑计算余量的项有ISO Score threshold和dAC threshold。根据Euro NCAP,ISO Score threshold的默认值为0.5,dAC threshold的值为0.3(monitoring phase)。

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图4 VTC工具GUI上可在计算ISO18571相关性时用于考虑计算余量的选项

VTC工具可以在只给定仿真或试验数据的情况下运行吗?

VTC工具可以在只给定仿真或试验数据的情况下运行。当只有仿真或试验数据被给定时,VTC工具可用于将其他格式的仿真或试验数据导出成ISO MME格式的文件。当仿真和试验数据均被给定时,VTC工具能够基于所选择的Euro NCAP或C-NCAP规范,进行相关工况的虚拟测评,并生成虚拟测评报告。

 

VTC工具可以导出用于向Euro NCAP、C-NCAP官方提交结果时,所需要的ISO MME格式的文件吗?

VTC工具可以导出ISO MME格式的文件的。以面向Euro NCAP的情况进行具体说明:如官方所要求的,VTC工具将分两个文件夹导出仿真、试验ISO MME格式的数据。相关文件夹以及文件夹内的ISO MME格式的文件名,将参照Input Spreadsheet Template中的CAE MME Header 和Test MME Header中的项“Virtual Testing reference ID”,例如:“FS_Pole_75_x-ref_zref_50M_Sim_1”,“FS_Pole_75_x-ref_zref_50M_Test_1”。须注意,在META 24.1.2版本中,相关文件名中不得有特殊字符和中文字符,如空格占位符等。VTC工具在导出上述ISO MME格式的文件时,将会按照Euro NCAP、C-NCAP要求,以10kHz(0.0001 seconds)对导出的数据进行重新采样,并且不会对导出的数据进行滤波操作。

 

VTC工具在进行ISO 18571计算时,是如何进行滤波的?VTC工具会对导出的ISO MME格式的文件进行滤波吗?

VTC工具在进行ISO 18571计算时,可对仿真和试验曲线进行滤波,滤波方式的默认选项为“Per Channel/Result”。用户还可选择对所有曲线采用 CFC060, CFC180, CFC600, CFC1000滤波,以进行对标。VTC工具不会在导出的ISO MME格式的文件进行滤波。

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图5 VTC工具GUI上用于设置在计算ISO18571时如何进行滤波的选项

当仿真和试验曲线的y轴数据正负号相反时,VTC工具可以进行ISO 18571的相关性分析吗?

可以的。在该种情况下,用户需前往Input Spreadsheet Template中,对需进行正负号变换的数据通道,切换“ Reserve” 栏的值,默认值为“No”。若对仿真数据进行正负号变换,则切换Reserve 值为“CAE”;若对试验数据进行正负号变换,则切换Reserve 值为“Test”。

 

VTC工具是如何计算LS-DYNA Part Energies的?

在LS-DYNA deck下,VTC工具可选择基于哪一类LS-DYNA输出文件计算Part Energies,可供选择的选项包括 – MATSUM 和 – SSSTAT,默认选项为“- MATSUM”。当用户选择基于“- SSSTAT”文件计算Part Energies时,用户需要在Input Spreadsheet > WS-50 sheet中指定相关的子系统通道 subsystem。根据《LS-DYNA Manual Volume I R13》,此处的subsystem的定义为“A subsystem is simply a set of parts”,MATSUM 和 SSSTAT选项的主要区别是 “matsum provides data for each individual part, ssstat provides data for each sybsystem”。值得注意的是,无论选择哪一个选项,“Added Mass”一定是基于“- MATSUM”文件进行计算的。

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图6 VTC工具在计算LS-DYNA Part Energies时如何设置

在多次使用VTC工具时,如何通过在某些运行过程中不计算能量项LS-DYNA Part Energies,来缩短VTC工具的运行时间?

在多次使用VTC工具时,若用户不想在每次运行过程中都计算LS-DYNA Part Energies,需在Input Spreadsheet > WS-50 sheet缺省相关的子系统通道。通过该种方式,可缩短VTC工具的运行时间。

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图7 VTC工具中如何缺省用于计算能量的通道以加速VTC工具运行时间

VTC工具在计算仿真结果中的假人头部到乘员座椅的偏移量(Head Excursion)时,提供了哪些方法?VTC工具在计算头部偏移量(Head Excursion)时,又是如何考虑仿真和试验在初始时刻的数值差异的?

VTC工具在计算仿真结果中的假人头部到乘员座椅的偏移量(Head Excursion)时,提供了两种方法:(1)基于头部重心和B柱处加速度传感器的y坐标,从B柱处加速度传感器的y坐标曲线(轨迹)中,减去头部重心的y坐标曲线(轨迹);(2)采取与Euro NCAP对物理试验要求的相同方法,具体计算方法可参见https://openvt.eu/EuroNCAP/head-trajectory-calculation 。使用该种计算方法时,用户需在VTC工具GUI上给定相关参数,“Head COG Coords/B-Pillar Accelerometer Coords in Physical Test”。通过给定仿真和试验过程中,头部速度、角度在初始时刻的数值,VTC工具还可考虑仿真和试验在初始时刻的数值差异。

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图8 VTC工具GUI中用于设置如何计算仿真结果中 的Head Excursion

VTC工具是如何计算“Head Excursion AC Limit”的?

VTC工具是基于Input Spreadsheet> CAE MME Header中的项 “Distance between head COG and organge line”计算“Head Excursion AC Limit”的。

 

VTC工具中是如何计算 Rib (lateral) deflection 肋骨(侧向)变形的?

计算Rib (lateral) deflection 肋骨(侧向)变形时,是基于假人上的 IR-TRACC传感器相关数据。用户可选择基于不同的公式计算肋骨(侧向)变形,包括 TB 021 v1.0 Oct 2014 (Offset Angles) ,TB 021 v1.0 Oct 2014,TB 021 v4.1 Nov 2023。关于CAE模型,用户还可选择基于假人Users Manual中的公式进行计算。

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图9 VTC工具GUI中设置Rib (lateral) deflection的选项

VTC工具是如何计算质量增加百分比的(“percentage of added mass”)?

VTC工具计算质量增加百分比(“Max Total Added Mass / Total Initial Mass”)时,模型的初始质量通过Input Spreadsheet> CAE MME Header中的项 “Mass of total setup (used for quelity checks) ” 获取,再结合LS-DYNA“GLSTAT”结果文件中的“Added Mass” Curve,就能够计算得到质量增加百分比。

 

VTC工具是如何计算“Max H-point Z disp in the first 5 ms”的?

与Euro NCAP所要求的相同,VTC工具是基于假人模型身上的骨盆加速度传感器(Pelvis acclerometer sensor)通道数据结果,计算“Max H-point Z disp in the first 5 ms”的。

 

VTC工具中的选项 “Calculate Acceleration from Velocity (dv/dt)”是做什么用的?

在VTC工具中,不论是否勾选该选项,生成的VTC report中都会有两页slide,一页slide为是从加速度曲线直接得到的结果,另一页slide是基于速度曲线求导得到的结果。

当该选项没有被勾选时,slide “Head COG Accelerations” 上的结果是直接读取头部加速度曲线所得到的,slide “Head COG Accelerations from Velocities” 上的结果是从头部速度曲线求导得到的。当该选项被勾选时,两页slide上的结果都是从速度曲线求导得到的。该选项建议在加速度曲线的噪声过大时使用。换言之,当加速度曲线上的噪声过多时,建议通过基于速度曲线求导得到加速度曲线,并基于此计算ISO 18571的相关性。

根据上述对选项的解释,不难得出,当该选项没有被勾选时,两页slide上的ISO 18571相关性结果是根据不同的曲线计算得出的,因此会有些许差异,尤其是在加速度曲线噪声过大时。当该选项被勾选时,两页slide上的ISO 18571相关性结果将完全一样。

 

 

VTC工具输出的ISO MME格式文件的HEADER中,对缺省项的值“NOVALUE” 是否被Euro NCAP所认可?

VTC工具输出的ISO MME格式文件的HEADER中,对缺省项的值“NOVALUE” 是被Euro NCAP所认可。

 

VTC工具能够导出Euro NCAP、C-NCAP 所要求的6个视角的动画吗?

VTC工具计划在META 24.1.3 版本和25.0.1版本中,支持导出Euro NCAP、C-NCAP 所要求的6个视角的动画。META 24.1.3 版本和25.0.1版本的预计正式发布时间为9月-10月。目前,META的最新正式发布版本为24.1.2,若需提前使用支持C-NCAP的的虚拟测评工具,请联系BETA CAE Systems中国。

 

VTC工具是否支持以batch mode运行?

支持。VTC工具支持以batch mode运行。VTC工具的batch mode的运行方式与META中的Occupant Injury Criteria工具的batch mode运行方式相同。具体的运行方式可参见 META> Help> Documentation Index> User Guides> Occupant Injury Criteria> Chapter.7。

 

END

作者 | 何强

BETA CAE 工程师

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