CN104091002B - 一种车身接头模型的建立方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车身接头模型的建立方法及装置，属于汽车领域。方法包括：从白车身模型上截取第一车身接头；建立第一车身接头的接头模型；接头模型包括若干弹簧组，若干弹簧组的第一端连在一起且若干弹簧组的连接点为第一车身接头的各分支的连接点，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接；确定接头模型中各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；第一弹簧的转动刚度为刚性且平动刚度为对应的分支的平动刚度；第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度且平动刚度为刚性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种车身接头模型的建立方法及装置。
背景技术
汽车车身刚度是影响汽车噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness，简称NVH)性能和结构耐久性能的重要指标。为了保证汽车的高性能，在前期的车身设计开发阶段对车身刚度进行分析测试的工作就显得非常重要。一直以来，搭建车身简化模型对车身刚度进行分析测试是前期车身设计阶段的通用方法。在该车身简化模型中，用简化的梁单元来模拟车身中的类梁形结构，用板壳单元组成车身大的覆盖面，用刚性接头单元来代替车身主要的接头结构。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
试验表明，将车身接头视为刚性的测试结果将比实际整车刚度提高50％-70％。可见，采用刚性车身接头单元来代替车身接头，计算精度比较低。
发明内容
为了解决采用刚性车身接头单元代替车身接头时，出现的计算精度低的问题，本发明实施例提供了一种车身接头模型的建立方法及装置。所述技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种车身接头模型的建立方法，所述方法包括：
从白车身模型上截取第一车身接头，所述第一车身接头包括至少两个分支；
建立所述第一车身接头的接头模型；其中，所述接头模型包括若干弹簧组，若干所述弹簧组的第一端连在一起且若干所述弹簧组的连接点为所述第一车身接头的各分支的连接点，所述弹簧组的数量与所述第一车身接头的分支数量相同，一个所述弹簧组对应所述第一车身接头的一个所述分支，每个所述弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个所述弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的第一端为所述弹簧组对应的分支连在所述连接点的固定端，所述第一弹簧的第二端与所述第二弹簧的第一端固定连接，所述第二弹簧的第二端为所述弹簧组对应的分支的自由端；
计算所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，各所述分支的刚度参数包括平动刚度和转动刚度，并根据所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，确定所述第一车身接头的接头模型中各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；其中，确定出的第一车身接头的接头模型中每个所述弹簧组中所述第一弹簧和所述第二弹簧的刚度参数包括转动刚度和平动刚度，所述第一弹簧的转动刚度为刚性，所述第一弹簧的平动刚度为对应的分支的平动刚度，所述第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度，所述第二弹簧的平动刚度为刚性。
在第一方面的第一实施方式中，所述计算所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，包括：
建立所述第一车身接头的有限元详细模型；
根据所述有限元详细模型，计算所述第一车身接头中各所述分支的刚度参数；其中，所述刚度参数包括各所述分支在预置的局部坐标系中三个方向上的平动刚度和转动刚度。
在第一方面的第二实施方式中，所述根据所述有限元详细模型，计算所述第一车身接头中各所述分支的刚度参数，包括：
设置所述局部坐标系；
依次在所述有限元详细模型中每个所述分支的自由端施加外载荷，且在当前分支的自由端施加外载荷时，约束未施加外载荷的分支，使所述未施加外载荷的分支不产生变形；
检测所述当前分支在施加的外载荷下，分别在三个所述局部坐标系方向的位移和转角；
根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的位移，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的平动刚度；根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的转角，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的转动刚度。
在第一方面的第三实施方式中，所述根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的位移，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的平动刚度；根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的转角，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的转动刚度，包括：
根据在每个所述分支的自由端施加的外载荷，分别得到三个所述局部坐标系方向的力载荷；
根据三个所述局部坐标系方向的力载荷、所述位移及平动刚度公式，计算出三个所述局部坐标系方向的平动刚度，所述平动刚度公式为k＝P/δ，k表示所述平动刚度，P表示所述力载荷，δ表示所述位移；
根据三个所述局部坐标系方向的力载荷、每个所述分支的长度及力矩公式，分别得到三个所述局部坐标系方向的力矩载荷，所述力矩公式为M＝FL，M表示所述力矩载荷，F表示所述力载荷，L表示所述长度；
根据三个所述局部坐标系方向的力矩载荷、所述转角及转动刚度公式，计算出三个所述局部坐标系方向的转动刚度，所述转动刚度公式为k’＝M/θ，其中k’表示所述转动刚度，M表示所述力矩载荷，θ表示所述转角。
在第一方面的第四实施方式中，所述第一车身接头各所述分支的长度是80～150mm。
第二方面，本发明提供了一种车身接头模型的建立装置，所述装置包括：
截取模块，用于从白车身模型上截取第一车身接头，所述第一车身接头包括至少两个分支；
建立模块，用于建立所述第一车身接头的接头模型；其中，所述接头模型包括若干弹簧组，若干所述弹簧组的第一端连在一起且若干所述弹簧组的连接点为所述第一车身接头的各分支的连接点，所述弹簧组的数量与所述第一车身接头的分支数量相同，一个所述弹簧组对应所述第一车身接头的一个所述分支，每个所述弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个所述弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的第一端为所述弹簧组对应的分支连在所述连接点的固定端，所述第一弹簧的第二端与所述第二弹簧的第一端固定连接，所述第二弹簧的第二端为所述弹簧组对应的分支的自由端；
确定模块，用于计算所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，各所述分支的刚度参数包括平动刚度和转动刚度，并根据所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，确定所述第一车身接头的接头模型中各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；其中，确定出的第一车身接头的接头模型中每个所述弹簧组中所述第一弹簧和所述第二弹簧的刚度参数包括转动刚度和平动刚度，所述第一弹簧的转动刚度为刚性，所述第一弹簧的平动刚度为对应的分支的平动刚度，所述第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度，所述第二弹簧的平动刚度为刚性。
在第二方面的第一实施方式中，所述确定模块包括：
建立子模块，用于建立所述第一车身接头的有限元详细模型；
计算子模块，用于根据所述有限元详细模型，计算所述第一车身接头中各所述分支的刚度参数；其中，所述刚度参数包括各所述分支在预置的局部坐标系中三个方向上的平动刚度和转动刚度；
确定子模块，用于根据所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，确定所述第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数。
在第二方面的第二实施方式中，所述计算子模块包括：
设置单元，用于设置所述局部坐标系；
施加单元，用于依次在所述有限元详细模型中每个所述分支的自由端施加外载荷，且在当前分支的自由端施加外载荷时，约束未施加外载荷的分支，使所述未施加外载荷的分支不产生变形；
检测单元，用于检测所述当前分支在施加的外载荷下，分别在三个所述局部坐标系方向的位移和转角；
计算单元，用于根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的位移，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的平动刚度；根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的转角，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的转动刚度。
在第二方面的第三实施方式中，所述计算单元用于，
根据在每个所述分支的自由端施加的外载荷，分别得到三个所述局部坐标系方向的力载荷；
根据三个所述局部坐标系方向的力载荷、所述位移及平动刚度公式，计算出三个所述局部坐标系方向的平动刚度，所述平动刚度公式为k＝P/δ，k表示所述平动刚度，P表示所述力载荷，δ表示所述位移；
根据三个所述局部坐标系方向的力载荷、每个所述分支的长度及力矩公式，分别得到三个所述局部坐标系方向的力矩载荷，所述力矩公式为M＝FL，M表示所述力矩载荷，F表示所述力载荷，L表示所述长度；
根据三个所述局部坐标系方向的力矩载荷、所述转角及转动刚度公式，计算出三个所述局部坐标系方向的转动刚度，所述转动刚度公式为k’＝M/θ，其中k’表示所述转动刚度，M表示所述力矩载荷，θ表示所述转角。
在第二方面的第四实施方式中，所述截取模块截取的所述第一车身接头各所述分支的长度是80～150mm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过从白车身模型上截取第一车身接头；建立第一车身接头的接头模型；计算第一车身接头各分支的刚度参数，并根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；由于接头模型包括若干弹簧组，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接；每个弹簧组中第一弹簧的转动刚度为刚性、且平动刚度为对应的分支的平动刚度；第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度、且第二弹簧的平动刚度为刚性；因此，该接头模型可以对车身接头的刚度进行模拟，在考虑到车身接头的刚度情形下，将提高白车身模型的刚度计算精度。并且，在该接头模型中，用两根弹簧模拟一个分支，其中一根弹簧主要模拟对分支承载的力做出反应，不对分支承载的力矩变形；另一根弹簧主要模拟分支受力矩作用下的力学变形；这样，两根弹簧能够模拟出车身接头在复杂状态下的受载变形特性，满足对车身接头的复杂的力学环境的要求。同时，本实施例提供的接头模型的计算量非常少，花费的时间少，采用本实施例提供的接头模型能够极大地提升设计效率，缩短了设计周期，使设计目标更加明确，保证了车身结构设计的有效性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种车身接头模型的建立方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的又一种车身接头模型的建立方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的第一车身接头的截面图；
图4是本发明实施例提供的建立的第一车身接头的接头模型的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种车身接头模型的建立装置结构示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种车身接头模型的建立装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为便于对本发明实施例提供的技术方案的理解，首先对车身接头进行介绍。在本实施例中，车身接头指，车身结构中承载杆梁件的连接部位。车身接头的分支指每个杆梁件中位于该接头处的部分。
实施例一
本发明实施例提供了一种车身接头模型的建立方法，参见图1，该方法流程包括：
在步骤101中，从白车身模型上截取第一车身接头。
其中，第一车身接头包括至少两个分支。
其中，截取的第一车身接头各分支的长度可以是80～150mm。
在步骤102中，建立第一车身接头的接头模型。
其中，该接头模型包括若干弹簧组，若干弹簧组的第一端连在一起且若干弹簧组的连接点为第一车身接头的各分支的连接点。弹簧组的数量与第一车身接头的分支数量相同，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同。每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第一端为该弹簧组对应的分支连在连接点的固定端，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接，第二弹簧的第二端为该弹簧组对应的分支的自由端。
在步骤103中，计算第一车身接头各分支的刚度参数，并根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数。
其中，确定出的第一车身接头的接头模型中每个弹簧组中第一弹簧和第二弹簧的刚度参数包括转动刚度和平动刚度，第一弹簧的转动刚度为刚性，第一弹簧的平动刚度为对应的分支的平动刚度，第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度，第二弹簧的平动刚度为刚性。
本发明实施例通过从白车身模型上截取第一车身接头；建立第一车身接头的接头模型；计算第一车身接头各分支的刚度参数，并根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；由于接头模型包括若干弹簧组，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接；每个弹簧组中第一弹簧的转动刚度为刚性、且平动刚度为对应的分支的平动刚度；第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度、且第二弹簧的平动刚度为刚性；因此，该接头模型可以对车身接头的刚度进行模拟，在考虑到车身接头的刚度情形下，将提高白车身模型的刚度计算精度。并且，在该接头模型中，用两根弹簧模拟一个分支，其中一根弹簧主要模拟对分支承载的力做出反应，不对分支承载的力矩变形；另一根弹簧主要模拟分支受力矩作用下的力学变形；这样，两根弹簧能够模拟出车身接头在复杂状态下的受载变形特性，满足对车身接头的复杂的力学环境的要求。同时，本实施例提供的接头模型的计算量非常少，花费的时间少，采用本实施例提供的接头模型能够极大地提升设计效率，缩短了设计周期，使设计目标更加明确，保证了车身结构设计的有效性。
实施例二
本发明实施例提供了一种车身接头模型的建立方法，参见图2，该方法流程包括：
在步骤201中，从白车身模型上截取第一车身接头。
其中，第一车身接头包括至少两个分支。
其中，截取的第一车身接头各分支的长度可以是80～150mm。
在本实施例中，白车身模型可以是前期车身设计阶段建立的车身简化模型。该车身简化模型中，车身的主要承载杆梁结构件，例如A、B和C立柱、顶盖周边梁、以及底架前后纵梁和侧边梁等，均用薄壁梁模拟；车身的主要板壳承载件，例如底板、顶盖、轮罩、前后围板和后翼子板等，均用板壳单元模拟。
在步骤202中，建立第一车身接头的接头模型。
其中，该接头模型包括若干弹簧组，若干弹簧组的第一端连在一起且若干弹簧组的连接点为第一车身接头的各分支的连接点。弹簧组的数量与第一车身接头的分支数量相同，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同。每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第一端为该弹簧组对应的分支连在连接点的固定端，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接，第二弹簧的第二端为该弹簧组对应的分支的自由端。
实现时，可以在相关的有限元软件中建立接头模型。参见图3，假设截取的第一车身接头(圆圈示出)具有3个分支，包括分支10、分支20和分支30。图4示出了建立的第一车身接头的接头模型。该接头模型包括3个弹簧组(包括弹簧组S1、S2和S3)，这3个弹簧组的连接点为O，每个弹簧组包括两根弹簧(弹簧组S1包括弹簧S11和S12，弹簧组S2包括弹簧S21和S22，弹簧组S3包括弹簧S31和S32)。
在步骤203中，建立第一车身接头的有限元详细模型。
其中，有限元详细模型的建立方法可以采用相关技术的建立方法。
在步骤204中，根据有限元详细模型，计算第一车身接头中各分支的刚度参数。
其中，该刚度参数包括各分支在预置的局部坐标系中三个方向上的平动刚度和转动刚度。
其中，本步骤204包括以下步骤2041～步骤2044。
步骤2041，设置局部坐标系。
其中，设置的局部坐标系可以是，原点在需模拟的车身接头截割面的形心上，x轴沿需模拟的车身接头形心轴方向，y轴在截割面上平行于车身整体坐标系的x-y平面，z轴垂直于x、y轴按右手定则向上为正。
其中，车身整体坐标系的原点位于前轮中心连线与汽车对称面的交点上，z轴垂直向上，x轴沿车身纵向后方为正，y轴沿车身横向的右手坐标系。
步骤2042，依次在有限元详细模型中每个分支的自由端施加外载荷，且在当前分支的自由端施加外载荷时，约束未施加外载荷的分支，使未施加外载荷的分支不产生变形。
步骤2043，检测当前分支在施加的外载荷下，分别在三个局部坐标系方向的位移和转角。
其中，可以通过相关的有限元软件计算出当前分支的位移和转角。
步骤2044，根据外载荷及三个局部坐标系方向的位移，计算当前分支分别在三个局部坐标系方向的平动刚度；根据外载荷及三个局部坐标系方向的转角，计算当前分支分别在三个局部坐标系方向的转动刚度。
其中，根据在每个分支的自由端施加的外载荷，可以分别得到三个局部坐标系方向的力载荷。根据三个局部坐标系方向的力载荷、位移及平动刚度公式，可以计算出三个局部坐标系方向的平动刚度。平动刚度公式为k＝P/δ，k表示平动刚度，P表示力载荷，δ表示位移。
其中，根据三个局部坐标系方向的力载荷、每个分支的长度及力矩公式，可以分别得到三个局部坐标系方向的力矩载荷。力矩公式为M＝FL，M表示力矩载荷，F表示力载荷，L表示长度。根据三个局部坐标系方向的力矩载荷、转角及转动刚度公式，可以计算出三个局部坐标系方向的转动刚度。转动刚度公式为k’＝M/θ，其中k’表示转动刚度，M表示力矩载荷，θ表示转角。
在步骤205中，将第一车身接头的接头模型组装至白车身模型。
其中，该第一车身接头的接头模型在白车身模型中的位置与第一车身接头在白车身模型中的位置相同。组装至白车身模型的第一车身接头的接头模型中每个弹簧组中第一弹簧的转动刚度为刚性、且平动刚度为对应的分支的平动刚度；每个弹簧组中第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度、且第二弹簧的平动刚度为刚性；每个弹簧组中第二弹簧的第二端与白车身模型上车身固定连接。
其中，车身接头结构本身非常复杂，在车身承受扭转、弯曲变形以及受激励载荷产生共振变形时，各处车身接头承担着复杂的力学环境，包括各个方向的力、力矩，且这些复杂的力和力矩还相互耦合，故单一的力学构件(比如一根弹簧)无法完整的模拟如此复杂状态下的接头受载变形特性。本实施例中，第一弹簧主要对分支承载的力做出反应，不对分支承载的力矩变形；第二弹簧主要模拟分支受力矩作用下的力学变形；这样，两根弹簧能够模拟出车身接头在复杂状态下的受载变形特性，满足对车身接头的复杂的力学环境的要求。
在实现时，还可以先从白车身模型上截取第二车身接头，建立第二车身接头的接头模型，并将第二车身接头的接头模型组装至白车身模型，得到更新后的白车身模型。其中，第二车身接头包括白车身模型上除第一车身接头外的车身接头。可以按照步骤201～步骤204的方式，建立第二车身接头的接头模型。再计算更新后的白车身模型的刚度和模态，得到计算结果，并根据计算结果，对车身结构进行优化和改进。其中，刚度和模态属于车身结构的重要分析参数，包括扭转刚度、弯曲刚度、扭转模态和弯曲模态。本实施例不限定刚度和模态的计算方法，可以采用相关技术中公开的手段进行计算。利用该计算结果，可以指导后期的车身详细结构设计阶段的设计，保证车身各项性能参数顺利达成。
本发明实施例通过从白车身模型上截取第一车身接头；建立第一车身接头的接头模型；计算第一车身接头各分支的刚度参数，并根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；由于接头模型包括若干弹簧组，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接；每个弹簧组中第一弹簧的转动刚度为刚性、且平动刚度为对应的分支的平动刚度；第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度、且第二弹簧的平动刚度为刚性；因此，该接头模型可以对车身接头的刚度进行模拟，在考虑到车身接头的刚度情形下，将提高白车身模型的刚度计算精度。并且，在该接头模型中，用两根弹簧模拟一个分支，其中一根弹簧主要模拟对分支承载的力做出反应，不对分支承载的力矩变形；另一根弹簧主要模拟分支受力矩作用下的力学变形；这样，两根弹簧能够模拟出车身接头在复杂状态下的受载变形特性，满足对车身接头的复杂的力学环境的要求。同时，本实施例提供的接头模型的计算量非常少，花费的时间少，采用本实施例提供的接头模型能够极大地提升设计效率，缩短了设计周期，使设计目标更加明确，保证了车身结构设计的有效性。
实施例三
本发明实施例提供了一种车身接头模型的建立装置，参见图5，该装置包括截取模块301、建立模块302和确定模块303。
该截取模块301用于，从白车身模型上截取第一车身接头，第一车身接头包括至少两个分支。
该建立模块302用于，建立第一车身接头的接头模型；其中，该接头模型包括若干弹簧组，若干弹簧组的第一端连在一起且若干弹簧组的连接点为第一车身接头的各分支的连接点，弹簧组的数量与第一车身接头的分支数量相同，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第一端为该弹簧组对应的分支连在连接点的固定端，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接，第二弹簧的第二端为该弹簧组对应的分支的自由端。
该确定模块303用于，计算第一车身接头各分支的刚度参数，并根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；其中，确定出的第一车身接头的接头模型中每个弹簧组中第一弹簧和第二弹簧的刚度参数包括转动刚度和平动刚度，第一弹簧的转动刚度为刚性，第一弹簧的平动刚度为对应的分支的平动刚度，第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度，第二弹簧的平动刚度为刚性。
本发明实施例通过从白车身模型上截取第一车身接头；建立第一车身接头的接头模型；计算第一车身接头各分支的刚度参数，并根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；由于接头模型包括若干弹簧组，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接；每个弹簧组中第一弹簧的转动刚度为刚性、且平动刚度为对应的分支的平动刚度；第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度、且第二弹簧的平动刚度为刚性；因此，该接头模型可以对车身接头的刚度进行模拟，在考虑到车身接头的刚度情形下，将提高白车身模型的刚度计算精度。并且，在该接头模型中，用两根弹簧模拟一个分支，其中一根弹簧主要模拟对分支承载的力做出反应，不对分支承载的力矩变形；另一根弹簧主要模拟分支受力矩作用下的力学变形；这样，两根弹簧能够模拟出车身接头在复杂状态下的受载变形特性，满足对车身接头的复杂的力学环境的要求。同时，本实施例提供的接头模型的计算量非常少，花费的时间少，采用本实施例提供的接头模型能够极大地提升设计效率，缩短了设计周期，使设计目标更加明确，保证了车身结构设计的有效性。
实施例四
本发明实施例提供了一种车身接头模型的建立装置，参见图6，该装置包括截取模块401、建立模块402和确定模块403。
该截取模块401用于，从白车身模型上截取第一车身接头，第一车身接头包括至少两个分支。
其中，截取模块401截取的第一车身接头各所述分支的长度是80～150mm。
该建立模块402用于，建立第一车身接头的接头模型；其中，该接头模型包括若干弹簧组，若干弹簧组的第一端连在一起且若干弹簧组的连接点为第一车身接头的各分支的连接点，弹簧组的数量与第一车身接头的分支数量相同，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第一端为该弹簧组对应的分支连在连接点的固定端，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接，第二弹簧的第二端为该弹簧组对应的分支的自由端。
该确定模块403用于，计算第一车身接头各分支的刚度参数，并根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；其中，确定出的第一车身接头的接头模型中每个弹簧组中第一弹簧和第二弹簧的刚度参数包括转动刚度和平动刚度，第一弹簧的转动刚度为刚性，第一弹簧的平动刚度为对应的分支的平动刚度，第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度，第二弹簧的平动刚度为刚性。
其中，该确定模块403包括建立子模块4031、计算子模块4032和确定子模块4033。
建立子模块4031用于，建立第一车身接头的有限元详细模型。
该计算子模块4032用于，根据有限元详细模型，计算第一车身接头中各分支的刚度参数；其中，该刚度参数包括各分支在预置的局部坐标系中三个方向上的平动刚度和转动刚度。
其中，该计算子模块4032包括设置单元、施加单元、检测单元和计算单元。
设置单元用于，设置局部坐标系。
施加单元用于，依次在有限元详细模型中每个分支的自由端施加外载荷，且在当前分支的自由端施加外载荷时，约束未施加外载荷的分支，使未施加外载荷的分支不产生变形。
检测单元用于，检测当前分支在施加的外载荷下，分别在三个局部坐标系方向的位移和转角。
计算单元用于，根据外载荷及三个局部坐标系方向的位移，计算当前分支分别在三个局部坐标系方向的平动刚度；根据外载荷及三个局部坐标系方向的转角，计算当前分支分别在三个局部坐标系方向的转动刚度。
其中，计算单元用于，根据在每个分支的自由端施加的外载荷，可以分别得到三个局部坐标系方向的力载荷；根据三个局部坐标系方向的力载荷、位移及平动刚度公式，可以计算出三个局部坐标系方向的平动刚度。平动刚度公式为k＝P/δ，k表示平动刚度，P表示力载荷，δ表示位移；其中，根据三个局部坐标系方向的力载荷、每个分支的长度及力矩公式，可以分别得到三个局部坐标系方向的力矩载荷；力矩公式为M＝FL，M表示力矩载荷，F表示力载荷，L表示长度；根据三个局部坐标系方向的力矩载荷、转角及转动刚度公式，可以计算出三个局部坐标系方向的转动刚度；转动刚度公式为k’＝M/θ，其中k’表示转动刚度，M表示力矩载荷，θ表示转角。
该确定子模块4033用于，根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数。
本发明实施例通过从白车身模型上截取第一车身接头；建立第一车身接头的接头模型；计算第一车身接头各分支的刚度参数，并根据第一车身接头各分支的刚度参数，确定第一车身接头的接头模型中、各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；由于接头模型包括若干弹簧组，一个弹簧组对应第一车身接头的一个分支，每个弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的第二端与第二弹簧的第一端固定连接；每个弹簧组中第一弹簧的转动刚度为刚性、且平动刚度为对应的分支的平动刚度；第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度、且第二弹簧的平动刚度为刚性；因此，该接头模型可以对车身接头的刚度进行模拟，在考虑到车身接头的刚度情形下，将提高白车身模型的刚度计算精度。并且，在该接头模型中，用两根弹簧模拟一个分支，其中一根弹簧主要模拟对分支承载的力做出反应，不对分支承载的力矩变形；另一根弹簧主要模拟分支受力矩作用下的力学变形；这样，两根弹簧能够模拟出车身接头在复杂状态下的受载变形特性，满足对车身接头的复杂的力学环境的要求。同时，本实施例提供的接头模型的计算量非常少，花费的时间少，采用本实施例提供的接头模型能够极大地提升设计效率，缩短了设计周期，使设计目标更加明确，保证了车身结构设计的有效性。
需要说明的是：上述实施例提供的车身接头模型的建立装置在建立车身接头模型时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的车身接头模型的建立装置与车身接头模型的建立方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车身接头模型的建立方法，其特征在于，所述方法包括：
从白车身模型上截取第一车身接头，所述第一车身接头包括至少两个分支；
建立所述第一车身接头的接头模型；其中，所述接头模型包括若干弹簧组，若干所述弹簧组的第一端连在一起且若干所述弹簧组的连接点为所述第一车身接头的各分支的连接点，所述弹簧组的数量与所述第一车身接头的分支数量相同，一个所述弹簧组对应所述第一车身接头的一个所述分支，每个所述弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个所述弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的第一端为所述弹簧组对应的分支连在所述连接点的固定端，所述第一弹簧的第二端与所述第二弹簧的第一端固定连接，所述第二弹簧的第二端为所述弹簧组对应的分支的自由端；
计算所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，各所述分支的刚度参数包括平动刚度和转动刚度，并根据所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，确定所述第一车身接头的接头模型中各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；其中，确定出的第一车身接头的接头模型中每个所述弹簧组中所述第一弹簧和所述第二弹簧的刚度参数包括转动刚度和平动刚度，所述第一弹簧的转动刚度为刚性，所述第一弹簧的平动刚度为对应的分支的平动刚度，所述第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度，所述第二弹簧的平动刚度为刚性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，包括：
建立所述第一车身接头的有限元详细模型；
根据所述有限元详细模型，计算所述第一车身接头中各所述分支的刚度参数；其中，所述刚度参数包括各所述分支在预置的局部坐标系中三个方向上的平动刚度和转动刚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述有限元详细模型，计算所述第一车身接头中各所述分支的刚度参数，包括：
设置所述局部坐标系；
依次在所述有限元详细模型中每个所述分支的自由端施加外载荷，且在当前分支的自由端施加外载荷时，约束未施加外载荷的分支，使所述未施加外载荷的分支不产生变形；
检测所述当前分支在施加的外载荷下，分别在三个所述局部坐标系方向的位移和转角；
根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的位移，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的平动刚度；根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的转角，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的转动刚度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的位移，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的平动刚度；根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的转角，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的转动刚度，包括：
根据在每个所述分支的自由端施加的外载荷，分别得到三个所述局部坐标系方向的力载荷；
根据三个所述局部坐标系方向的力载荷、所述位移及平动刚度公式，计算出三个所述局部坐标系方向的平动刚度，所述平动刚度公式为k＝P/δ，k表示所述平动刚度，P表示所述力载荷，δ表示所述位移；
根据三个所述局部坐标系方向的力载荷、每个所述分支的长度及力矩公式，分别得到三个所述局部坐标系方向的力矩载荷，所述力矩公式为M＝FL，M表示所述力矩载荷，F表示所述力载荷，L表示所述长度；
根据三个所述局部坐标系方向的力矩载荷、所述转角及转动刚度公式，计算出三个所述局部坐标系方向的转动刚度，所述转动刚度公式为k’＝M/θ，其中k’表示所述转动刚度，M表示所述力矩载荷，θ表示所述转角。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一车身接头各所述分支的长度是80～150mm。
6.一种车身接头模型的建立装置，其特征在于，所述装置包括：
截取模块，用于从白车身模型上截取第一车身接头，所述第一车身接头包括至少两个分支；
建立模块，用于建立所述第一车身接头的接头模型；其中，所述接头模型包括若干弹簧组，若干所述弹簧组的第一端连在一起且若干所述弹簧组的连接点为所述第一车身接头的各分支的连接点，所述弹簧组的数量与所述第一车身接头的分支数量相同，一个所述弹簧组对应所述第一车身接头的一个所述分支，每个所述弹簧组的延伸方向和长度分别与对应的分支的延伸方向和长度相同，每个所述弹簧组包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的第一端为所述弹簧组对应的分支连在所述连接点的固定端，所述第一弹簧的第二端与所述第二弹簧的第一端固定连接，所述第二弹簧的第二端为所述弹簧组对应的分支的自由端；
确定模块，用于计算所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，各所述分支的刚度参数包括平动刚度和转动刚度，并根据所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，确定所述第一车身接头的接头模型中各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数；其中，确定出的第一车身接头的接头模型中每个所述弹簧组中所述第一弹簧和所述第二弹簧的刚度参数包括转动刚度和平动刚度，所述第一弹簧的转动刚度为刚性，所述第一弹簧的平动刚度为对应的分支的平动刚度，所述第二弹簧的转动刚度为对应的分支的转动刚度，所述第二弹簧的平动刚度为刚性。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：
建立子模块，用于建立所述第一车身接头的有限元详细模型；
计算子模块，用于根据所述有限元详细模型，计算所述第一车身接头中各所述分支的刚度参数；其中，所述刚度参数包括各所述分支在预置的局部坐标系中三个方向上的平动刚度和转动刚度；
确定子模块，用于根据所述第一车身接头各所述分支的刚度参数，确定所述第一车身接头的接头模型中各个弹簧分别在模拟对应的分支加载工况时的刚度参数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算子模块包括：
设置单元，用于设置所述局部坐标系；
施加单元，用于依次在所述有限元详细模型中每个所述分支的自由端施加外载荷，且在当前分支的自由端施加外载荷时，约束未施加外载荷的分支，使所述未施加外载荷的分支不产生变形；
检测单元，用于检测所述当前分支在施加的外载荷下，分别在三个所述局部坐标系方向的位移和转角；
计算单元，用于根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的位移，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的平动刚度；根据所述外载荷及三个所述局部坐标系方向的转角，计算所述当前分支分别在三个所述局部坐标系方向的转动刚度。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算单元用于，
根据在每个所述分支的自由端施加的外载荷，分别得到三个所述局部坐标系方向的力载荷；
根据三个所述局部坐标系方向的力载荷、所述位移及平动刚度公式，计算出三个所述局部坐标系方向的平动刚度，所述平动刚度公式为k＝P/δ，k表示所述平动刚度，P表示所述力载荷，δ表示所述位移；
根据三个所述局部坐标系方向的力载荷、每个所述分支的长度及力矩公式，分别得到三个所述局部坐标系方向的力矩载荷，所述力矩公式为M＝FL，M表示所述力矩载荷，F表示所述力载荷，L表示所述长度；
根据三个所述局部坐标系方向的力矩载荷、所述转角及转动刚度公式，计算出三个所述局部坐标系方向的转动刚度，所述转动刚度公式为k’＝M/θ，其中k’表示所述转动刚度，M表示所述力矩载荷，θ表示所述转角。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述截取模块截取的所述第一车身接头各所述分支的长度是80～150mm。
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