CN103769435A - 一种汽车备胎舱结构的校验方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车备胎舱结构的校验方法和装置。所述汽车备胎舱结构的校验方法，包括：获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；经过所述冲压工艺后的所述备胎舱的不同部位截取样件，对所述样件进行拉伸试验，得到所述备胎舱冲压后的各个部位的材料属性；根据所述厚度和所述材料属性，确定所述备胎舱的实际应力值；根据所述备胎舱在不同路面下的受力工况，确定所述备胎舱在不同路面的载荷；根据所述厚度、所述材料属性以及所述不同路面的载荷，通过有限元计算，确定所述备胎舱在不同载荷下的模拟应力值；通过比较所述实际应力值和所述模拟应力值之间的大小，来对所述备胎舱进行校验。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是指一种汽车备胎舱结构的校验方法和装置。
背景技术
汽车备胎舱是汽车车身的重要部件之一。备胎舱主要功用是容纳备胎。由于备胎体积较大，因此备胎舱需要经过冲压才能制造成舱体形状。冲压过程会导致备胎舱从上端到下端的厚度逐渐变薄，特别是在备胎舱底部，通常会设置有加强筋，加强筋周围的厚度会变得更薄。在备胎未固定好的情况下，车辆通过较为恶劣的路段，如坑洼路、搓板路等，备胎对备胎舱将产生巨大的冲击力，从而会有导致备胎舱开裂的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种汽车备胎舱结构的校验方法和装置，在设计阶段考虑了备胎舱在冲压之后的减薄率对备胎舱的性能影响，能够提高产品阶段的备胎舱的安全性能。
一方面，提供一种汽车备胎舱结构的校验方法，包括：
获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；
经过所述冲压工艺后的所述备胎舱的不同部位截取样件，对所述样件进行拉伸试验，得到所述备胎舱冲压后的各个部位的材料属性；
根据所述厚度和所述材料属性，确定所述备胎舱的实际应力值；
根据所述备胎舱在不同路面下的受力工况，确定所述备胎舱在不同路面的载荷；
根据所述厚度、所述材料属性以及所述不同路面的载荷，通过有限元计算，确定所述备胎舱在不同载荷下的模拟应力值；
通过比较所述实际应力值和所述模拟应力值之间的大小，来对所述备胎舱进行校验。
所述实际应力值包括：实际屈服应力值和实际极限应力值；
所述模拟应力值包括：第一路面对应的第一模拟应力值和第二路面对应的第二模拟应力值；所述第一模拟应力值大于所述第二模拟应力值；
所述方法还包括：
当所述第二模拟应力值大于所述实际屈服应力值；和/或所述第一模拟应力值大于所述实际极限应力值时，则对所述备胎舱进行优化。
所述优化为形貌优化方法。
所述方法还包括：
对经过形貌优化后的所述备胎舱进行路试试验，以验证所述备胎舱是否开裂。
所述获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度的步骤具体为：
根据所述备胎舱在冲压工艺之前的各个部位的厚度、所述备胎舱在冲压工艺之后的各个部位的减薄率，计算所述备胎舱的各个部位冲压后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；或者
直接测量所述备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度。
所述材料属性包括：密度、弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度和/或延伸率。
所述第一路面的受力工况为：垂直地面方向的重力加速度为5g的受力工况;
所述第二路面的受力工况为：垂直地面方向的重力加速度为1g的受力工况或垂直地面方向的重力加速度为3.5g的受力工况。
另一方面，提供一种汽车备胎舱结构的校验装置，包括：
第一获取单元，获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；
获取单元，经过所述冲压工艺后的所述备胎舱的不同部位截取样件，对所述样件进行拉伸试验，得到所述备胎舱冲压后的各个部位的材料属性；
第一确定单元，根据所述厚度和所述材料属性，确定所述备胎舱的实际应力值；
第二确定单元，根据所述备胎舱在不同路面下的受力工况，确定所述备胎舱在不同路面的载荷；
确定单元，根据所述厚度、所述材料属性以及所述不同路面的载荷，通过有限元计算，确定所述备胎舱在不同载荷下的模拟应力值；
校验单元，通过比较所述实际应力值和所述模拟应力值之间的大小，来对所述备胎舱进行校验。
所述实际应力值包括：实际屈服应力值和实际极限应力值；
所述模拟应力值包括：第一路面对应的第一模拟应力值和第二路面对应的第二模拟应力值；所述第一模拟应力值大于所述第二模拟应力值；
所述装置还包括：
优化单元，当所述第二模拟应力值大于所述实际屈服应力值；和/或所述第一模拟应力值大于所述实际极限应力值时，则对所述备胎舱进行优化。
所述第一获取单元包括：计算子单元，根据所述备胎舱在冲压工艺之前的各个部位的厚度、所述备胎舱在冲压工艺之后的各个部位的减薄率，计算所述备胎舱的各个部位冲压后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；或者
所述第一获取单元包括：测量子单元，直接测量所述备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明充分考虑了备胎舱在冲压之后的减薄率对性能的影响，通过有限元计算对备胎舱结构进行验证，提高了产品阶段的备胎舱的性能。
附图说明
图1为本发明所述的汽车备胎舱结构的校验方法的流程示意图；
图2为本发明的实施例中的汽车备胎舱结构校验及优化方法的流程示意图。
图3为本发明所述的汽车备胎舱结构的校验装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，为本发明所述的一种汽车备胎舱结构的校验方法，包括：
步骤111，获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；其中，步骤111具体为：根据所述备胎舱在冲压工艺之前的各个部位的厚度、所述备胎舱在冲压工艺之后的各个部位的减薄率，计算所述备胎舱的各个部位冲压后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；或者，步骤111具体为：直接测量所述备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度。
步骤112，经过所述冲压工艺后的所述备胎舱的不同部位截取样件，对所述样件进行拉伸试验，得到所述备胎舱冲压后的各个部位的材料属性；所述材料属性包括：密度、弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度和/或延伸率。
步骤113，根据所述厚度和所述材料属性，确定所述备胎舱的实际应力值；
步骤114，根据所述备胎舱在不同路面下的受力工况，确定所述备胎舱在不同路面的载荷；不同路面包括第一路面和第二路面，其中，第一路面的受力工况大于第二路面的受力工况。第一路面的受力工况可以为高强度路面的情况。第二路面的受力工况可以为低强度、中强度路面的情况。例如，所述第一路面的受力工况为：垂直地面方向的重力加速度为5g的受力工况;所述第二路面的受力工况为：垂直地面方向的重力加速度为1g的受力工况或垂直地面方向的重力加速度为3.5g的受力工况。
步骤115，根据所述厚度、所述材料属性以及所述不同路面的载荷，通过有限元计算，确定所述备胎舱在不同载荷下的模拟应力值。
步骤116，通过比较所述实际应力值和所述模拟应力值之间的大小，来对所述备胎舱进行校验。所述实际应力值包括：实际屈服应力值和实际极限应力值；所述模拟应力值包括：第一路面对应的第一模拟应力值和第二路面对应的第二模拟应力值；所述第一模拟应力值大于所述第二模拟应力值；步骤116具体为：判断所述第二模拟应力值是否大于所述实际屈服应力值；和/或判断所述第一模拟应力值是否大于所述实际极限应力值。
本发明在设计阶段考虑了备胎舱在冲压之后的减薄率对性能的影响，从而对备胎舱设计结构进行验证，能够减少产品阶段的备胎舱的开裂风险，提高备胎舱的质量，确保备胎舱结构在冲压之后没有工艺制造的缺陷，没有裂纹或厚度过薄的问题。
相应的，所述方法还包括：
步骤117，当所述第二模拟应力值大于所述实际屈服应力值；和/或所述第一模拟应力值大于所述实际极限应力值时，则对所述备胎舱进行优化。其中，所述优化可以为形貌优化方法。
所述方法还包括：
步骤118，对经过形貌优化后的所述备胎舱进行路试试验，以验证所述备胎舱是否开裂。如果开裂，则需要对备胎舱结构继续进行优化。这样，可以减少设计好的备胎舱在实际应用时断裂的风险。
如图2所示，描述本发明的应用场景。本应用场景为一种汽车备胎舱结构校验及优化方法，包括：
步骤11，根据备胎舱结构在冲压工艺之后各个部位减薄后的减薄率，得到各个部位具体的厚度；
步骤12，根据不同厚度的区域分别截取样件进行拉伸试验，得到不同厚度区域的材料属性；所述材料属性包括：密度、弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度和/或延伸率。
步骤13，根据冲压后备胎舱的受力工况，确定备胎舱结构的评价标准。备胎舱结构的评价标准主要通过应力值来进行评价，
步骤14，根据所测得的厚度和材料属性，利用有限元相关软件，搭建有限元模型，建立加载荷和约束边界，使有限元模型的厚度和材料状态与冲压后的备胎舱状态尽可能保持一致，随后进行有限元计算。通过有限元计算结果，可以得到备胎舱有限元模型中哪些位置是薄弱部位，主要依据备胎舱结构的评价标准进行考量。对备胎舱结构中的薄弱部位将进行进一步的校验和优化。在有限元模型中，备胎舱各部位的厚度与备胎舱经冲压后所得到的减薄率分布结果保持一致，不同厚度部位的材料引用拉伸试验的结果，从而可以较为准确地对备胎舱结构进行校验和优化。根据备胎舱结构校验结果，如部分区域不满足评价标准，可通过形貌优化等方法，对局部进行调整，最终达到满足评价标准的目的。
如图3所示，为本发明所述的一种汽车备胎舱结构的校验装置，包括：
第一获取单元21，获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；
获取单元22，经过所述冲压工艺后的所述备胎舱的不同部位截取样件，对所述样件进行拉伸试验，得到所述备胎舱冲压后的各个部位的材料属性；
第一确定单元23，根据所述厚度和所述材料属性，确定所述备胎舱的实际应力值；
第二确定单元24，根据所述备胎舱在不同路面下的受力工况，确定所述备胎舱在不同路面的载荷；
确定单元25，将所获取根据所述厚度、所述材料属性以及所述不同路面的载荷，通过有限元计算，确定所述备胎舱在不同载荷下的模拟应力值；
校验单元26，通过比较所述实际应力值和所述模拟应力值之间的大小，来对所述备胎舱进行校验。
所述实际应力值包括：实际屈服应力值和实际极限应力值；
所述模拟应力值包括：第一路面对应的第一模拟应力值和第二路面对应的第二模拟应力值；所述第一模拟应力值大于所述第二模拟应力值；
所述装置还包括：
优化单元27，当所述第二模拟应力值大于所述实际屈服应力值；和/或所述第一模拟应力值大于所述实际极限应力值时，则对所述备胎舱进行优化。
所述第一获取单元21包括：计算子单元，根据所述备胎舱在冲压工艺之前的各个部位的厚度、所述备胎舱在冲压工艺之后的各个部位的减薄率，计算所述备胎舱的各个部位冲压后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；或者
所述第一获取单元21包括：测量子单元，直接测量所述备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度。
本发明在设计阶段考虑了备胎舱在冲压之后的减薄率对性能的影响，从而对备胎舱设计结构进行验证，能够减少产品阶段的备胎舱的开裂风险，提高备胎舱的质量。确保备胎舱结构在冲压之后没有工艺制造的缺陷，没有裂纹或厚度过薄的问题。
现有技术中，在实际工作过程中，设计工程师和分析工程师往往没有注意到冲压之后备胎舱减薄率的影响，在仿真分析中也往往对备胎舱使用一个厚度，并未进行深度的校验，这对整车性能的验证将带来巨大的风险。本发明充分考虑备胎舱在冲压之后的厚度和材料，通过有限元计算和形貌优化等手段对备胎舱结构进行全面的验证和优化。从而可以使备胎舱更好地满足性能要求，从而保证零件质量、减少成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种汽车备胎舱结构的校验方法，其特征在于，包括：
获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；
对经过所述冲压工艺后的所述备胎舱的不同部位截取样件，对所述样件进行拉伸试验，得到所述备胎舱冲压后的各个部位的材料属性；
根据所述厚度和所述材料属性，确定所述备胎舱的实际应力值；
根据所述备胎舱在不同路面下的受力工况，确定所述备胎舱在不同路面的载荷；
根据所述厚度、所述材料属性以及所述不同路面的载荷，通过有限元计算，确定所述备胎舱在不同载荷下的模拟应力值；
通过比较所述实际应力值和所述模拟应力值之间的大小，来对所述备胎舱进行校验。
2.根据权利要求1所述的汽车备胎舱结构的校验方法，其特征在于，
所述实际应力值包括：实际屈服应力值和实际极限应力值；
所述模拟应力值包括：第一路面对应的第一模拟应力值和第二路面对应的第二模拟应力值；所述第一模拟应力值大于所述第二模拟应力值；
所述方法还包括：
当所述第二模拟应力值大于所述实际屈服应力值；和/或所述第一模拟应力值大于所述实际极限应力值时，则对所述备胎舱进行优化。
3.根据权利要求2所述的汽车备胎舱结构的校验方法，其特征在于，
所述优化为形貌优化方法。
4.根据权利要求3所述的汽车备胎舱结构的校验方法，其特征在于，所述方法还包括：
对经过形貌优化后的所述备胎舱进行路试试验，以验证所述备胎舱是否开裂。
5.根据权利要求1所述的汽车备胎舱结构的校验方法，其特征在于，所述获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度的步骤具体为：
根据所述备胎舱在冲压工艺之前的各个部位的厚度、所述备胎舱在冲压工艺之后的各个部位的减薄率，计算所述备胎舱的各个部位冲压后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；或者
直接测量所述备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度。
6.根据权利要求1所述的汽车备胎舱结构的校验方法，其特征在于，
所述材料属性包括：密度、弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度和/或延伸率。
7.根据权利要求2所述的汽车备胎舱结构的校验方法，其特征在于，
所述第一路面的受力工况为：垂直地面方向的重力加速度为5g的受力工况;
所述第二路面的受力工况为：垂直地面方向的重力加速度为1g的受力工况或垂直地面方向的重力加速度为3.5g的受力工况。
8.一种汽车备胎舱结构的校验装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，获取备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；
第二获取单元，经过所述冲压工艺后的所述备胎舱的不同部位截取样件，对所述样件进行拉伸试验，得到所述备胎舱冲压后的各个部位的材料属性；
第一确定单元，根据所述厚度和所述材料属性，确定所述备胎舱的实际应力值；
第二确定单元，根据所述备胎舱在不同路面下的受力工况，确定所述备胎舱在不同路面的载荷；
第三确定单元，将所获取根据所述厚度、所述材料属性以及所述不同路面的载荷，通过有限元计算，确定所述备胎舱在不同载荷下的模拟应力值；
校验单元，通过比较所述实际应力值和所述模拟应力值之间的大小，来对所述备胎舱进行校验。
9.根据权利要求8所述的汽车备胎舱结构的校验装置，其特征在于，
所述实际应力值包括：实际屈服应力值和实际极限应力值；
所述模拟应力值包括：第一路面对应的第一模拟应力值和第二路面对应的第二模拟应力值；所述第一模拟应力值大于所述第二模拟应力值；
所述装置还包括：
优化单元，当所述第二模拟应力值大于所述实际屈服应力值；和/或所述第一模拟应力值大于所述实际极限应力值时，则对所述备胎舱进行优化。
10.根据权利要求8所述的汽车备胎舱结构的校验装置，其特征在于，
所述第一获取单元包括：计算子单元，根据所述备胎舱在冲压工艺之前的各个部位的厚度、所述备胎舱在冲压工艺之后的各个部位的减薄率，计算所述备胎舱的各个部位冲压后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度；或者
所述第一获取单元包括：测量子单元，直接测量所述备胎舱在冲压工艺之后各个部位减薄后的厚度，作为所述备胎舱冲压后各个部位的厚度。
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