CN106326502B - 一种支架静刚度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支架静刚度计算方法，通过CAE手段，在支架孔两端分别创建刚性单元，中间通过连接单元(移动副)，该副可以真实的模拟螺栓的运动特点，然后在该移动副施加载荷，然后通过后处理反求得该移动副的力与位移，该种方式可以真实反应支架受力形式，而且计算的结果更接近真实值。本发明的有益效果为：可以为螺栓和螺母的选择以及螺栓扭力值设定提供理论指导作用，解决支架静刚度设计不合理带来的螺栓扭力衰减问题，解决摆臂或是连杆的异响问题，同时通过支架前期静刚度分析解决系统间的匹配问题。

Description

一种支架静刚度计算方法

技术领域

本发明涉及一种支架静刚度计算方法。

背景技术

支架是用来起连接作用的支撑部件，被广泛用于机械、汽车和其它工程领域，其静刚度计算的准确度极易造成错选紧固件的规格、螺母扭力值定的不合理、支架结构和支架厚度设计不合理，从而导致螺栓的扭力衰减和连接部件间的异响问题，进而影响整个系统的安全性，同时也影响客户对产品评价度，研究支架的静刚度分析与设计具有重要意义。

目前的支架静刚度计算方法是在支架间建立参考点，在参考点上施加预紧力，该力通过刚性单元平均分配到支架孔，然后通过后处理反求得参考点处的力与变形，单从受力的特点来分析。

此方法存在以下问题：

1、支架两侧受到中间集中力的作用出现弯曲变形，该变形是两个方向的变形复合而成，而实际中支架在螺栓预紧过程中，支架只承受轴线方向相向的螺栓预紧力而变形，显然前者的计算的结果与实际有一定的误差，不能真实地反映支架的静刚度。

2、极易造成错选螺栓规格、螺栓扭力值设定的不合理、支架厚度定义不合理、螺栓的扭力衰减。

3、在指导结构设计时具有一定的误差，很可能会成为异响的根源。

发明内容

本发明提出一种支架静刚度计算方法，此方法与支架在实际使用过程中的受力更加贴近，该方法可以有效地指导支架结构的设计、螺栓规格选取、螺栓扭力值设定，解决螺栓衰减带来的异响和安全问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种支架静刚度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)网格划分，利用hypermesh软件对支架进行网格划分；

2)附材料属性、建分析步和连接关系，将网格划分的支架模型导入abaqus分析软件，在abaqus中给支架附材料属性，建立螺栓的连接关系，具体如下，分别在两个螺栓孔中心位置建立参考点，将参考点分别与孔圆柱面进行耦合，然后在耦合点之间建立模拟螺栓的移动副单元；

3)建约束和加载，在支架下端施加完全约束，在移动副单元中添加载荷来模拟支架总共受的螺栓夹紧力；

4)解算和提取支架的刚度值，提交job文件进行解算，利用abaqus输出和后处理功能，建立移动副单元的力和位移的输出设置，得出支架的静刚度曲线。

本发明的有益效果为：可以为螺栓和螺母的选择以及螺栓扭力值设定提供理论指导作用，解决支架静刚度设计不合理带来的螺栓扭力衰减问题，解决摆臂或是连杆的异响问题，同时通过支架前期静刚度分析解决系统间的匹配问题。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的支架的静刚度计算模型图；

图2为本发明实施例所述的支架的静刚度曲线图；

图3为后桥摆臂总成与车架连接的结构示意图。

图中：

1、后桥制动摆臂总成；2、纵梁；3、上控制臂与车身连接支架；4、下控制臂与车身连接支架；5、移动副单元。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所述的支架静刚度计算方法，包括以下步骤：

1)网格划分，利用hypermesh软件对支架进行网格划分；

2)附材料属性、建分析步和连接关系，将网格划分的支架模型导入abaqus分析软件，在abaqus中给支架附材料属性，建立螺栓的连接关系，具体如下，分别在两个螺栓孔中心位置建立参考点，将参考点分别与孔圆柱面进行耦合，然后在耦合点之间建立模拟螺栓的移动副单元，具体如图1所示；

3)建约束和加载，在支架下端施加完全约束，在移动副单元中添加500N的载荷来模拟支架总共受螺栓夹紧力500N；

4)解算和提取支架的刚度值，提交job文件进行解算，利用abaqus输出和后处理功能，建立移动副单元的力和位移的输出设置，如图2所示，支架的静刚度曲线。

实例

本发明的支架静刚度计算方法已应用在实体车上，该车在路试过程中出现上控制臂异响问题和横拉杆螺母衰减问题，通过该方法解决了上控制臂车身支架刚度过大而引起的螺栓在现有扭力值下无法满足预紧要求的问题，也解决了上控制臂异响问题和横拉杆螺母扭力值不足出现衰减的问题。

如图3所示，是本实体车的后桥摆臂总成与车身支架连接的示意图，按照原来的支架静刚度分析方法计算后选择的螺栓及螺母在路试过程中出现了扭力衰减、异响问题，但通过本发明的支架静刚度分析方法计算后重新选择螺栓及螺母的扭力值，有效地防止了扭力衰减、异响问题，使整车的舒适性得到了一定的提高。

本发明的创新点在于：

在正确分析支架在实际使用过程中受力情况下，通过模拟螺栓的运动形式，建立精确的支架静刚度的计算模型，从而更加精准地得出支架的静刚度值。

通过此方法，可以更加有效地指导螺栓、螺母的扭力选择，有效地避免了支架结构刚度设计过强导致螺栓螺母拧不紧的问题，从而可以解决由此引起的异响问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (1)

1.一种支架静刚度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)网格划分，利用hypermesh软件对支架进行网格划分；

2)附材料属性、建分析步和连接关系，将网格划分的支架模型导入abaqus分析软件，在abaqus中给支架附材料属性，建立螺栓的连接关系，具体如下，分别在两个螺栓孔中心位置建立参考点，将参考点分别与孔圆柱面进行耦合，然后在耦合点之间建立模拟螺栓的移动副单元；

3)建约束和加载，在支架下端施加完全约束，在移动副单元中添加载荷来模拟支架总共受的螺栓夹紧力；

4)解算和提取支架的刚度值，提交job文件进行解算，利用abaqus输出和后处理功能，建立移动副单元的力和位移的输出设置，得出支架的静刚度曲线。