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一种托架仿真分析方法及系统

摘要

本发明公开了一种托架仿真分析方法及系统,首先通过采用点对点刚性约束建模方式建立托架中的钣金件有限元模型,而无需构造共节点单元,故能够保证钣金件之间的几何特征和装配关系不会相互影响。其次,根据所述钣金件有限元模型进行有限元仿真分析时,由于此前的钣金件中的各节点建立了刚性约束,能够准确的表征钣金件之间的相对关系并且不会产生形变,故能够准确的反应出所述钣金件的应变分布。再通过所述钣金件的应变分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位,以准确指出更改方向,如加强筋的布置方向和形式,为设计工程师提供了准确的指导,进而减少设计更改次数和仿真次数,提高了设计和仿真效率。

著录项

  • 公开/公告号CN112347554A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-02-09

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 东风汽车集团有限公司;

    申请/专利号CN202011085199.4

  • 发明设计人 徐筱林;陈旷;詹双喜;

    申请日2020-10-12

  • 分类号G06F30/15(20200101);G06F30/23(20200101);G06F119/14(20200101);

  • 代理机构11570 北京众达德权知识产权代理有限公司;

  • 代理人邓静

  • 地址 430056 湖北省武汉市武汉经济技术开发区东风大道特1号

  • 入库时间 2023-06-19 09:51:02

说明书

技术领域

本申请涉及汽车技术领域,尤其涉及一种托架仿真分析方法及系统。

背景技术

前托架是汽车底盘系统的重要部件,其主要作用是连接发动机下悬置,集成悬架系统零部件三角臂,横向稳定杆,转向机等。前托架在功能上起到了隔离轮胎噪声和路面振动。前托架的引入提高了驾驶舒适性,然而由于其连接的部件较多,进而引入了在整车运行环境中复杂的工况,以至于托架部件的设计复杂度增加,工艺难度增加。故而,在设计托架之前,一般都会对托架进行仿真分析,以结合材料属性给出更改以及优化意见。

而现有托架仿真分析可能会有钣金件弯折的情况出现,进而导致仿真分析的结果不准确,影响托架实际生产。

发明内容

本发明提供了一种托架仿真分析方法及系统,以解决或者部分解决仿真分析的结果不准确,影响托架实际生产的技术问题。

为解决上述技术问题,本发明提供了一种托架仿真分析方法,所述方法包括:

采用点对点刚性约束建模方式建立托架中的钣金件有限元模型;

根据所述钣金件有限元模型进行有限元仿真分析,得到所述钣金件的应变分布;

通过所述钣金件的应变分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

优选的,所述采用点对点刚性约束建模方式建立托架中的钣金件有限元模型,具体包括:

确定托架中所有钣金件的焊缝;

针对焊缝处两侧钣金件,根据节点一对一的方式建立刚性约束;

对建立刚性约束后的钣金件进行建模,得到所述钣金件有限元模型。

优选的,所述对焊缝处两侧钣金件根据节点一对一的方式建立刚性约束,具体包括:

针对所有钣金件,确定出所述焊缝处两侧钣金件的节点;

以所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点为准,在所述焊缝处的对侧钣金件中确定出所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点距离最近的节点;

在所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点和距离其最近的节点之间建立一对一的刚性约束,以实现节点连接。

优选的,所述通过所述钣金件的应变分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位,具体包括:

根据所述钣金件的应力和所述钣金件在变形过程中的位移场的分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

优选的,所述根据所述钣金件的应力和所述钣金件在变形过程中的位移场的分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位,具体包括:

根据所述钣金件的应力判断是否需要采用所述加强筋;

若需要,则基于所述钣金件在变形过程中的位移场的分布,比对出所述钣金件变形的位置;

基于所述钣金件变形的位置确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

本发明公开了一种托架仿真分析系统,包括:

建模单元,用于采用点对点刚性约束建模方式建立托架中的钣金件有限元模型;

分析单元,用于根据所述钣金件有限元模型进行有限元仿真分析,得到所述钣金件的应变分布;

确定单元,用于通过所述钣金件的应变分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

优选的,所述建模单元,具体用于:

确定托架中所有钣金件的焊缝;

针对焊缝处两侧钣金件,根据节点一对一的方式建立刚性约束;

对建立刚性约束后的钣金件进行建模,得到所述钣金件有限元模型。

优选的,所述建模单元,具体用于:

针对所有钣金件,确定出所述焊缝处两侧钣金件的节点;

以所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点为准,在所述焊缝处的对侧钣金件中确定出所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点距离最近的节点;

在所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点和距离其最近的节点之间建立一对一的刚性约束,以实现节点连接。

优选的,所述确定单元,具体用于:

根据所述钣金件的应力和所述钣金件在变形过程中的位移场的分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

优选的,所述确定单元,具体用于

根据所述钣金件的应力判断是否需要采用所述加强筋;

若需要,则基于所述钣金件在变形过程中的位移场的分布,比对出所述钣金件变形的位置;

基于所述钣金件变形的位置确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

通过本发明的一个或者多个技术方案,本发明具有以下有益效果或者优点:

本发明公开了一种托架仿真分析方法及系统,首先通过采用点对点刚性约束建模方式建立托架中的钣金件有限元模型,而无需构造共节点单元,故能够保证钣金件之间的几何特征和装配关系不会相互影响。其次,根据所述钣金件有限元模型进行有限元仿真分析时,由于此前的钣金件中的各节点建立了刚性约束,能够准确的表征钣金件之间的相对关系并且不会产生形变,故能够准确的反应出所述钣金件的应变分布。再通过所述钣金件的应变分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位,以准确指出更改方向,如加强筋的布置方向和形式,为设计工程师提供了准确的指导,进而减少设计更改次数和仿真次数,提高了设计和仿真效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:

图1示出了根据本发明一个实施例的托架仿真分析方法流程图;

图2示出了根据本发明一个实施例的托架仿真分析系统的示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请,下面结合附图,通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

参看图1,本发明实施例公开了一种托架仿真分析方法,包括以下步骤:

步骤101,采用点对点刚性约束建模方式建立托架中的钣金件有限元模型。

具体的,托架的很多钣金件之间存在焊接关系,但是由于现有建模的壳单元考虑厚度因素,所以建立焊缝时采用点对点的共节点建模会导致钣金弯折,不能体现原有的几何特征和装配关系。为了避免这一点,本实施例采用点对点刚性约束建模方式进行建模。具体的,确定托架中所有钣金件的焊缝,例如采用Tcl/tk语言开发的程序,可以在Hypermesh软件中批量建立焊缝,有效减少建模时间。再针对焊缝处两侧钣金件,根据节点一对一的方式建立刚性约束,然后对建立刚性约束后的钣金件进行建模,得到所述钣金件有限元模型。如此操作,既可以保证焊缝的连接关系,又不影响钣金件原有的几何特征和装配关系。

而在针对所有钣金件建立刚性约束的过程中,对所有钣金件进行网格划分,网格尺寸大小为2mm,以提高仿真精度。确定出所有焊缝处两侧钣金件的节点。以所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点为准,在所述焊缝处的对侧钣金件中确定出所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点距离最近的节点;在所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点和距离其最近的节点之间建立一对一的刚性约束,以实现节点连接。

以焊缝的单侧钣金件中的单个节点为例,在该点附近区域进行搜索,找出对侧钣金件中和改点距离最近的点,然后在两点之间建立刚性约束。重复上述过程,直至所有的点都完成刚性约束的建立。具体的,对于第一零件的焊接区域中的第一节点,在第二零件的焊接区域中的节点中搜索距第一节点最近的节点作为第二节点,并在第一节点和第二节点之间设置刚性约束。不需要第一节点和第二节点形成共节点单元,更无须将第一节点向第二节点投影,形成一一对应的节点。其他节点参照上述方式进行搜索,直至所有的点都完成刚性约束的建立。

可见,本实施例采用点对点刚性约束建模方式,提高了建模效率,且无需构造共节点单元,焊件之间的几何特征和装配关系不会相互影响。该方式可适用于其他方面的仿真建模。

作为一种可选的实施例,通过对钣金件不同载荷的仿真前力学分析后,再建立托架中的钣金件有限元模型。可见,在仿真分析建模前,针对载荷进行设计判断,可以减少设计更改的次数,进而减少了仿真次数,提高了仿真效率。例如,在前托架三角臂前侧安装点处,某工况下,产生较大的y向力,在经过载荷分析后确认在此区域及附近需要较大的刚度支撑,进而需要在增加支架,经过断面分析,需要在该断面内增加支架。而通过增加支架,在该工况下,托架此区域满足强度要求。避免了重复设计和有限元建模。

步骤102,根据所述钣金件有限元模型进行有限元仿真分析,得到所述钣金件的应变分布。

具体来说,将所建立的模型移入有限元仿真计算模型中,通过有限元程序的仿真,得到准确度较高的钣金件受力模式分布,以为后续针对钣金件的处理打好基础。

步骤103,通过所述钣金件的应变分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

具体来说,根据所述钣金件的应力和所述钣金件在变形过程中的位移场的分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位。进一步的,根据所述钣金件的应力判断是否需要采用所述加强筋;若需要,则基于所述钣金件在变形过程中的位移场的分布,比对出所述钣金件变形的位置;基于所述钣金件变形的位置确定所述钣金件的加强筋的设置方位。上述过程采用等效应力以及变形过程中的位移场的分布,可以准确给出钣金件的加强筋的设置方位,例如,设置位置、方向和尺寸等等,以减少设计更改的盲目。

举例来说,在某工况下,钣金件焊缝处若有较高的应力,则需要设置加强筋。进一步的,分析钣金件的位移云图,云图显示高应力附近有较大的高位移区域,在某工况下钣金件变形前后对比,由平直变成弯曲,以至于使钣金件该方向上应变升高,故通过对比变形的位置可以确定延断面所示的加强筋方向。经按该方案更改后,该区域应力过大问题得以解决。

可见,通过仿真计算结合位移场的判断,可以准确指出更改方向,如加强筋的布置方向和形式,为设计工程师提供了准确的指导,进而减少设计更改次数和仿真次数,提高了设计和仿真效率。

上述是本发明实施例的托架仿真分析方法的示意图,基于同一发明构思,参看图2,下面的实施例公开了托架仿真分析系统,

建模单元201,用于采用点对点刚性约束建模方式建立托架中的钣金件有限元模型;

分析单元202,用于根据所述钣金件有限元模型进行有限元仿真分析,得到所述钣金件的应变分布;

确定单元203,用于通过所述钣金件的应变分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

作为一种可选的实施例,所述建模单元201,具体用于:

确定托架中所有钣金件的焊缝;

针对焊缝处两侧钣金件,根据节点一对一的方式建立刚性约束;

对建立刚性约束后的钣金件进行建模,得到所述钣金件有限元模型。

作为一种可选的实施例,所述建模单元201,具体用于:

针对所有钣金件,确定出所述焊缝处两侧钣金件的节点;

以所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点为准,在所述焊缝处的对侧钣金件中确定出所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点距离最近的节点;

在所述焊缝处的单侧钣金件中每个节点和距离其最近的节点之间建立一对一的刚性约束,以实现节点连接。

作为一种可选的实施例,所述确定单元203,具体用于:

根据所述钣金件的应力和所述钣金件在变形过程中的位移场的分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

作为一种可选的实施例,所述确定单元203,具体用于

根据所述钣金件的应力判断是否需要采用所述加强筋;

若需要,则基于所述钣金件在变形过程中的位移场的分布,比对出所述钣金件变形的位置;

基于所述钣金件变形的位置确定所述钣金件的加强筋的设置方位。

通过本发明的一个或者多个实施例,本发明具有以下有益效果或者优点:

本发明公开了一种托架仿真分析方法及系统,首先通过采用点对点刚性约束建模方式建立托架中的钣金件有限元模型,而无需构造共节点单元,故能够保证钣金件之间的几何特征和装配关系不会相互影响。其次,根据所述钣金件有限元模型进行有限元仿真分析时,由于此前的钣金件中的各节点建立了刚性约束,能够准确的表征钣金件之间的相对关系并且不会产生形变,故能够准确的反应出所述钣金件的应变分布。再通过所述钣金件的应变分布确定所述钣金件的加强筋的设置方位,以准确指出更改方向,如加强筋的布置方向和形式,为设计工程师提供了准确的指导,进而减少设计更改次数和仿真次数,提高了设计和仿真效率。

尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

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