一种悬架衬套刚度分析方法及系统、计算机可读存储介质

摘要

本发明涉及一种悬架衬套刚度分析方法及系统、计算机可读存储介质，方法包括：获取悬架系统的ADMAS模型，并识别ADMAS模型的模型基本信息；设置仿真工况，并根据模型基本信息确定待分析的衬套刚度及其变化范围，根据模型基本信息、仿真工况以及待分析的衬套刚度及其变化范围生成分析清单文件；根据ADAMS模型中的原衬套属性文件生成临时衬套属性文件，并将ADAMS模型中的原衬套属性文件替换成临时衬套属性文件得到临时ADAMS模型，之后根据临时ADAMS模型以及分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据；对批量仿真结果数据进行分析得到分析结果文件。本发明能够提高悬架衬套刚度对悬架性能灵敏度分析的可操作性和分析效率。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车悬架系统设计技术领域，具体涉及一种悬架衬套刚度分析方法及系统、计算机可读存储介质。

背景技术

悬架性能包括运动学特性(Kinematics，简称K特性)和动力学特性(Compliance，简称C特性)，统称为悬架的K&C特性，其研究的是在车轮与车身发生相对运动或者车轮受到来自路面的各种力和力矩的作用时，悬架的导向机构对汽车整车性的影响。悬架的K&C性能是汽车动力学特性的重要基础，影响着汽车操纵稳定性、行驶平顺性和行驶速度等整车性能。目前悬架系统中大量采用衬套连接的形式，而衬套刚度的大小对K&C性能，特别是C特性影响明显。在设计前期及底盘调教过程中都会对衬套的刚度进行匹配和优化，从而实现更优的整车性能。此外衬套耐久后的劣化也会造成整车性能的下降。因此在悬架设计和验证阶段，有必要分析悬架衬套刚度对悬架性能的灵敏度，一方面可以为衬套的设计提供参考，另一方面还可以为衬套的耐久劣化标准提供依据。

其中，衬套的刚度包括3个方向的线刚度和3个角刚度，在ADAMS模型中，上述刚度以曲线的方式包含在衬套属性文件中。目前分析衬套刚度灵敏度的方法主要是利用Isight软件集成ADAMS和MATLAB，这种方法对于不同的项目需要重新搭建新的分析模型，ADAMS模型的变化往往会导致整个模型的重新搭建，对于新搭建的分析模型还需要进行调试已保证整个流程能完整执行；对于需要考察的衬套需要逐一定义衬套属性文件的修改范围和内容，整个过程费事费力却容易出错。且该方法需要操作人员对Isight和MATALB都有一定的基础，不同人员搭建的模型可能存在差异，或者修改模型才能实现从中断处继续仿真，整体自动化程度差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种悬架衬套刚度分析方法及系统、计算机可读存储介质，以提高悬架衬套刚度对悬架性能灵敏度分析的可操作性和分析效率。

为了实现本发明目的，根据本发明第一方面，本发明实施例提供一种悬架衬套刚度分析方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取悬架系统的ADMAS模型，并识别所述ADMAS模型的模型基本信息，所述模型基本信息包括所述ADMAS模型所包含的子系统及其衬套刚度；

步骤S2、设置仿真工况，并根据所述模型基本信息确定待分析的衬套刚度及其变化范围，根据所述模型基本信息、所述仿真工况以及所述待分析的衬套刚度及其变化范围生成分析清单文件；其中，所述分析清单文件包括模型基本信息、仿真工况、待分析的衬套刚度及其变化范围以及仿真结果记录表，所述仿真结果记录表用于后续记录仿真结果；

步骤S3、根据所述ADAMS模型中的原衬套属性文件生成临时衬套属性文件，并将所述ADAMS模型中的原衬套属性文件替换成所述临时衬套属性文件得到临时ADAMS模型，之后根据所述临时ADAMS模型以及所述分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据；

步骤S4、对所述批量仿真结果数据进行分析得到分析结果文件；其中，所述分析结果文件包括各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值、以及各衬套刚度对悬架性能指标的影响程度。

优选地，所述步骤S2中，所述设置仿真工况包括：

选择平行轮跳、反向轮跳、转向、同向回正力矩、反向回正力矩、同向侧向力、反向侧向力、制动中的一种或多种工况作为仿真工况；

设置选择好的仿真工况的仿真范围和步数。

优选地，所述分析清单文件包括模型基本信息表、变量变化列表和仿真工况记录表；其中，所述模型基本信息表记录了ADAMS模型各子系统的名称和所包含的衬套刚度及其初始值；所述变量变化列表用于记录待分析的衬套刚度及相应的变化量；所述仿真工况记录表记录了仿真工况的设置情况，其用于供中断后继续仿真时调用。

优选地，所述步骤S3中根据所述临时ADAMS模型以及所述分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据包括：

根据所述分析清单文件逐次修改所述临时ADAMS模型中衬套属性文件中的衬套刚度曲线并调用ADAMS程序进行后台仿真得到批量仿真结果数据，且在批量仿真过程中，每完成一次仿真，则向所述仿真结果记录表中追加当前仿真的结果。

优选地，所述对所述批量仿真结果数据进行分析得到分析结果文件包括：

根据所述批量仿真结果数据确定各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值；

根据各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值确定各衬套刚度和柔度对悬架性能指标的影响程度。

优选地，所述分析结果文件包括仿真结果全纪录表、灵敏度分析表以及结果汇总表；其中，所述仿真结果全纪录表记录了各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值；所述灵敏度分析表记录了各衬套刚度和柔度对悬架性能指标的影响程度，其中，衬套柔度为衬套刚度的倒数；所述结果汇总表纪录了对每个性能指标影响最大的前10个衬套刚度变量以及各自的灵敏度。

根据本发明第二方面，本发明实施例提供一种悬架衬套刚度分析系统，包括：

模型加载单元，用于获取悬架系统的ADMAS模型，并识别所述ADMAS模型的模型基本信息，所述模型基本信息包括所述ADMAS模型所包含的子系统及其衬套刚度；

参数设置单元，用于设置仿真工况，并根据所述模型基本信息确定待分析的衬套刚度及其变化范围，根据所述模型基本信息、仿真工况以及所述待分析的衬套刚度及其变化范围生成分析清单文件；其中，所述分析清单文件包括所述模型基本信息、仿真工况、所述待分析的衬套刚度及其变化范围以及仿真结果记录表，所述仿真结果记录表用于后续记录仿真结果；

批量仿真单元，根据所述ADAMS模型中的原衬套属性文件生成临时衬套属性文件，并将所述ADAMS模型中的原衬套属性文件替换成所述临时衬套属性文件得到临时ADAMS模型，之后根据所述临时ADAMS模型以及所述分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据；

仿真数据分析单元，用于对所述批量仿真结果数据进行分析得到分析结果文件；其中，所述分析结果文件包括各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值、以及各衬套刚度对各个性能指标的影响程度。

优选地，所述参数设置单元包括第一参数设置单元和第二参数设置单元以及分析清单生成单元；

所述第一参数设置单元用于设置仿真工况；

所述第二参数设置单元用于根据所述模型基本信息确定待分析的衬套刚度及其变化范围；

所述分析清单生成单元用于根据所述模型基本信息、仿真工况以及所述待分析的衬套刚度及其变化范围生成分析清单文件；

其中，所述分析清单文件包括模型基本信息表、变量变化列表和仿真工况记录表；所述模型基本信息表记录了ADAMS模型各子系统的名称和所包含的衬套刚度及其初始值；所述变量变化列表用于记录待分析的衬套刚度及相应的变化量；所述仿真工况记录表记录了仿真工况的设置情况，其用于供中断后继续仿真时调用；所述仿真结果记录表用于后续记录仿真结果。

优选地，所述批量仿真单元包括：

第一仿真单元，用于根据所述ADAMS模型中的原衬套属性文件生成临时衬套属性文件；

第二仿真单元，用于将所述ADAMS模型中的原衬套属性文件替换成所述临时衬套属性文件得到临时ADAMS模型；

第三仿真单元，用于根据所述临时ADAMS模型以及所述分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据。

根据本发明第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述悬架衬套刚度分析方法。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

利用本发明实施例提供的方法及系统，可以方便、全面地分析悬架衬套刚度变化对悬架性能指标影响程度，为悬架系统的设计提供参考，该方法操作简单，对ADAMS模型的兼容性高，对于不同的车型开发项目，不需要重新搭建分析模型，只需导入新车型的ADAMS模型即可进行后续的仿真分析，大大地提高了工作效率。且在批量仿真过程中，生成临时衬套属性文件用于替换原模型中的衬套属性文件，批量仿真结束后再还原为原衬套属性文件，减少对原始文件的修改，避免对原ADAMS模型造成损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中一种悬架衬套刚度分析方法流程图。

图2为本发明实施例一中模型基本信息表的示例图。

图3为本发明实施例一中变量变化列表的示例图。

图4为本发明实施例一中仿真工况记录表的示例图。

图5为本发明实施例一中仿真结果记录表的示例图。

图6为本发明实施例一中仿真结果全记录表的示例图。

图7为本发明实施例一中灵敏度分析表的示例图。

图8为本发明实施例一中结果汇总表的示例图。

图9为本发明实施例一中悬架性能指标与衬套刚度、柔度线性对比示意图。

图10为本发明实施例一中仿真工况设置界面示意图。

图11为本发明实施例一中衬套刚度变量选取界面示意图。

图12为本发明实施例二中一种悬架衬套刚度分析系统示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

如图1所示，本发明实施例提供一种悬架衬套刚度分析方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取悬架系统的ADMAS模型，并识别所述ADMAS模型的模型基本信息，所述模型基本信息包括所述ADMAS模型所包含的子系统及其衬套刚度；

步骤S2、设置仿真工况，并根据所述模型基本信息确定待分析的衬套刚度及其变化范围，根据所述模型基本信息、所述仿真工况以及所述待分析的衬套刚度及其变化范围生成分析清单文件；其中，所述分析清单文件包括模型基本信息、仿真工况、待分析的衬套刚度及其变化范围以及仿真结果记录表，所述仿真结果记录表用于后续记录仿真结果；

步骤S3、根据所述ADAMS模型中的原衬套属性文件生成临时衬套属性文件，并将所述ADAMS模型中的原衬套属性文件替换成所述临时衬套属性文件得到临时ADAMS模型，之后根据所述临时ADAMS模型以及所述分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据；

步骤S4、对所述批量仿真结果数据进行分析得到分析结果文件；其中，所述分析结果文件包括各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值、以及各衬套刚度对悬架性能指标的影响程度。

具体而言，本实施例中优选采用MATLAB程序作为主体程序，以便于后续的二次开发，能够很方便地对性能指标、计算方法等进行扩展，可以支持单因素的分析，也可以支持交互效应的分析。

其中，考虑到不同部位的衬套刚度差异性可能很大，衬套刚度的变化量采用比例的方式，增加或减小原来的百分之几。在设置仿真工况和待分析的衬套刚度完成后会生成一个分析清单文件，用于驱动之后的批量仿真。

其中，本实施例中通过MATALB参考ADAMS模型中的原衬套属性文件生成临时衬套属性文件；具体地，通过将ADAMS模型中的衬套属性文件替换成临时衬套属性文件，并对临时文件进行修改达到改变衬套刚度的形式，能够减少了对ADAMS模型原文件的修改，对ADAMS模型的还原和查错都具有积极的作用，可以减少不可预见的错误。

其中，批量仿真结束后，所述仿真结果记录表记录了每次仿真的结果，所述批量仿真结果数据即为包括有每次仿真的结果的分析清单文件，根据记录有每次仿真结果的分析清单文件进行仿真结果的后处理，根据每次仿真的结果及对应的工况和衬套刚度变化量，即可确定衬套刚度变化对悬架性能的影响程度，最终生成经处理后的分析结果文件。

本实施例方法通过分析清单文件将模型信息、仿真工况、待分析的衬套刚度变量整合在一起，并用MATLAB软件生成和处理分析清单文件，使得整个过程得以简化。使用本实施例所提供的分析方法，对于不同的项目不需要重新搭建新的分析模型，ADAMS模型的变化不会导致整个模型的重新搭建，对于新搭建的分析模型不需要进行调试，对于需要待分析的衬套不需要逐一定义衬套属性文件的修改范围和内容，只需加载对应ADAMS模型，然后选择设置工况和衬套，即可执行分析流程，整体自动化程度高。因此，本实施例所提供的分析方法可以方便地分析悬架衬套刚度对悬架性能的影响，能很好地兼容不同悬架的ADAMS模型，很大程度上提高了悬架衬套刚度对悬架性能灵敏度分析的可操作性，该方法相对于现有的利用Isight集成ADAMS和MATLAB的方法，节约了99％以上的建立灵敏度分析模型的时间，简化对衬套属性文件修改的时间，大大提高了汽车底盘设计阶段衬套刚度灵敏度分析的效率，节约了开发成本，对设计者提供更好的支持作用。

在一些实施例中，所述步骤S2中，所述设置仿真工况包括：

选择平行轮跳、反向轮跳、转向、同向回正力矩、反向回正力矩、同向侧向力、反向侧向力、制动中的一种或多种工况作为仿真工况；

设置选择好的仿真工况的仿真范围和步数。

具体而言，在工况设置界面中设置仿真工况参数。其中，根据典型的悬架K&C特性工况，仿真工况包括平行轮跳、反向轮跳、转向、同向回正力矩、反向回正力矩、同向侧向力、反向侧向力、制动等8种工况，在分析过程中，可以单独选取其中的某一种或多种工况，也可以全部选取。对选择好工况类型后设置各工况的仿真范围和步数，其中，各仿真工况所需要关注的性能指标可以事先进行设置，本步骤中无需额外设置。

在一些实施例中，所述分析清单文件包括模型基本信息表、变量变化列表和仿真工况记录表；其中，如图2所示，所述模型基本信息表记录了ADAMS模型各子系统的名称和所包含的衬套刚度及其初始值；如图3所示，所述变量变化列表用于记录待分析的衬套刚度及相应的变化量；如图4所示，所述仿真工况记录表记录了仿真工况的设置情况，其用于供中断后继续仿真时调用。

在一些实施例中，所述步骤S3中根据所述临时ADAMS模型以及所述分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据包括：

根据所述分析清单文件逐次修改所述临时ADAMS模型中衬套属性文件中的衬套刚度曲线并调用ADAMS程序进行后台仿真得到批量仿真结果数据，且在批量仿真过程中，每完成一次仿真，则向所述仿真结果记录表中追加当前仿真的结果。

具体而言，如图5所示为仿真结果记录表，在批量仿真过程中仿真完成一次记录一次是为了对中断后再仿真提供方便，可以很容易地确定中断前的仿真进度；此外还可以实时掌握仿真的进度，对已完成的结果进行查看。批量仿真过程中如若发生中断，只需重新运行本步骤即可继续剩余的仿真。因此，本实施例分析方法支持中断后继续仿真，可以很好地解决悬架衬套刚度对悬架性能灵敏度分析模型和设置繁琐、重复性工作多、遇突发情况中断后继续仿真操作麻烦的问题，

在一些实施例中，所述对所述批量仿真结果数据进行分析得到分析结果文件包括：

根据所述批量仿真结果数据确定各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值；

根据各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值确定各衬套刚度和柔度对悬架性能指标的影响程度。

其中，所述分析结果文件包括仿真结果全纪录表、灵敏度分析表以及结果汇总表；其中，如图6所示，所述仿真结果全纪录表记录了各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值；如图7所示，所述灵敏度分析表记录了各衬套刚度和柔度对悬架性能指标的影响程度；如图8所示，所述结果汇总表纪录了每个性能指标影响最大的前10个衬套刚度变量以及各自的灵敏度。

具体而言，本实施例中对于除了悬架刚度外的性能指标，计算衬套柔度对性能的灵敏度，衬套柔度为衬套刚度的倒数，即柔度变化化1％，性能的变化量。因为使用柔度作为自变量时可以得到与性能更线性的结果，如图9所示。其中，衬套刚度对悬架性能的影响是通过受力和变形的关系实现的，变形与刚度的倒数成正比，因此采用柔度作为自变量，可以得到与悬架性能指标更线性的分析结果，有利于揭示衬套刚度对悬架性能影响程度的关系。

在一些实施例中，利用MATLAB中的GUI界面功能，将步骤S1至S5的操作过程处理成便于用户操作的简单界面，界面形式如图10－11所示。通过GUI界面的方式实现，极大地降低了操作的门槛，避免了用户繁琐的搭建分析模型和编写代码的工作。

如图12所示，本发明实施例二提供一种悬架衬套刚度分析系统，包括：

模型加载单元1，用于获取悬架系统的ADMAS模型，并识别所述ADMAS模型的模型基本信息，所述模型基本信息包括所述ADMAS模型所包含的子系统及其衬套刚度；

参数设置单元2，用于设置仿真工况，并根据所述模型基本信息确定待分析的衬套刚度及其变化范围，根据所述模型基本信息、所述仿真工况以及所述待分析的衬套刚度及其变化范围生成分析清单文件；其中，所述分析清单文件包括模型基本信息、仿真工况、待分析的衬套刚度及其变化范围以及仿真结果记录表，所述仿真结果记录表用于后续记录仿真结果；

批量仿真单元3，用于根据所述ADAMS模型中的原衬套属性文件生成临时衬套属性文件，并将所述ADAMS模型中的原衬套属性文件替换成所述临时衬套属性文件得到临时ADAMS模型，之后根据所述临时ADAMS模型以及所述分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据；

仿真数据分析单元4，用于对所述批量仿真结果数据进行分析得到分析结果文件；其中，所述分析结果文件包括各衬套刚度变化后的值及其对应的悬架性能指标值、以及各衬套刚度对各个性能指标的影响程度。

在一些实施例中，所述参数设置单元2包括第一参数设置单元21和第二参数设置单元22以及分析清单生成单元23；

所述第一参数设置单元21用于设置仿真工况；

所述第二参数设置单元22用于根据所述模型基本信息确定待分析的衬套刚度及其变化范围；

所述分析清单生成单元23用于根据所述模型基本信息、仿真工况以及所述待分析的衬套刚度及其变化范围生成分析清单文件；

其中，所述分析清单文件包括模型基本信息表、变量变化列表和仿真工况记录表；所述模型基本信息表记录了ADAMS模型各子系统的名称和所包含的衬套刚度及其初始值；所述变量变化列表用于记录待分析的衬套刚度及相应的变化量；所述仿真工况记录表记录了仿真工况的设置情况，其用于供中断后继续仿真时调用；所述仿真结果记录表用于后续记录仿真结果。

在一些实施例中，所述批量仿真单元3包括：

第一仿真单元31，用于根据所述ADAMS模型中的原衬套属性文件生成临时衬套属性文件；

第二仿真单元32，用于将所述ADAMS模型中的原衬套属性文件替换成所述临时衬套属性文件得到临时ADAMS模型；

第三仿真单元33，用于根据所述临时ADAMS模型以及所述分析清单文件进行批量仿真得到批量仿真结果数据。

需说明的是，本实施例二所述系统为与实施例一所述方法对应，其用于实施实施例一所述方法，因此，有关实施例二所述系统的其他未描述的内容，可以参阅实施例一所述方法内容得到，此处不再赘述。

还应该理解，可以以很多方式实施实施例一所述方法和实施例二所述系统，包括作为过程、装置或系统。本文中所述的方法可以部分地由用于指示处理器执行这种方法的程序指令、以及记录在非暂态计算机可读存储介质上的该指令而实施，非暂态计算机可读存储介质诸如硬盘驱动、软盘、光碟(诸如小型碟(CD)或数字通用碟(DVD))、闪速存储器等。在一些实施例中，程序指令可以被远程存储并且经由光学或电子通信链路而在网络上被发送。

本发明实施例三提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例一所述悬架衬套刚度分析方法。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。