CN108520133A - 汽车蓄电池安装支架强度分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车蓄电池安装支架强度分析方法，方法包括如下步骤：对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，根据扫描得到的扫描数据建立有限元模型；获取蓄电池本体数据，并计算蓄电池本体数据在预设工况下对应的目标载荷值；在有限元模型中加载蓄电池本体数据，并对蓄电池本体数据进行优化处理，以得到蓄电池质心数据；在蓄电池质心数据上加载目标载荷值，并对有限元模型进行仿真求解以得到汽车蓄电池支架总成在预设工况下对应的应力应变值；当判断到应力应变值在预设应变范围内时，则输出有限元模型的分析数据。本发明利用有限元仿真的方法，能有效节约成本、计算时间缩短、计算准确性高，更好为汽车开发设计优化提供参照。

Description

汽车蓄电池安装支架强度分析方法

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计技术领域，特别涉及一种汽车蓄电池安装支架强度分析方法。

背景技术

随着经济的发展与技术的进步，城市居民汽车保有量在迅猛增长，道路交通事故已经成为人类生命安全的重要威胁之一。因此如何提高汽车的整体安全性能，已经成为了汽车工程师最重要的一个研究方向。

对汽车而言，汽车蓄电池安装支架总成是整车当中的一个重要组成部分。汽车蓄电池安装支架总成作为车身总成之一，其主要功能是固定蓄电池装置，以保证蓄电池为汽车正常行驶及车内电子系统正常运行供电，蓄电池安装支架的强度决定了汽车蓄电池能否正常工作，因此在汽车结构设计阶段就要对其进行评价。目前，常采用CAE技术来对汽车蓄电池安装支架总成的强度进行仿真模拟，CAE技术可以缩短产品开发周期、优化产品结构、提高产品性能、延长产品寿命以及降低开发成本，已广泛应用于航空航天、汽车交通、水利水电、建筑工程、电子电器以及港口船舶等。

然而，现有的对汽车蓄电池安装支架总成的强度进行分析时，其准确性仍有待提高，无法确保整车装配的安全性，存在一定的安全隐患。

发明内容

基于此，本发明的目的是为了解决现有技术中，在对汽车蓄电池安装支架总成的强度进行分析时，准确性仍有待提高的问题。

本发明提出一种汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其中，所述方法包括如下步骤：

对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，根据扫描得到的扫描数据建立有限元模型，所述有限元模型内包含所述汽车白车身、所述汽车蓄电池支架总成分别对应的模型数据；

获取蓄电池本体数据，并计算所述蓄电池本体数据在预设工况下对应的目标载荷值，所述蓄电池本体数据内存储有蓄电池的功率数据、尺寸数据、重量数据和使用状态数据；

在所述有限元模型中加载所述蓄电池本体数据，并对所述蓄电池本体数据进行优化处理，以得到蓄电池质心数据，所述蓄电池质心数据内包含所述蓄电池本体数据对应的质点信息；

在所述蓄电池质心数据上加载所述目标载荷值，并对所述有限元模型进行仿真求解以得到所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的应力应变值，所述应力应变值用于反应所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的结构强度；

当判断到所述应力应变值在预设应变范围内时，则输出所述有限元模型的分析数据。

本发明提出的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，利用有限元仿真的方法，能有效节约成本、计算时间缩短、计算准确性高，通过对所述蓄电池本体数据的优化处理，有效的简化了强度分析步骤，提高了计算的准确性，且通过在所述预设工况下计算所述蓄电池本体数据对应的所述目标载荷值，以使所述汽车蓄电池安装支架强度分析方法适合不同车型之间的横向对比，更好为汽车开发设计优化提供参照。

进一步地，所述根据扫描得到的扫描数据建立有限元模型的步骤之后，所述方法还包括：

获取汽车实际结构数据，以设定所述汽车蓄电池支架总成及所述汽车白车身的材料、以及各自的连接关系；

截取预设白车身结构，并约束截取汽车车身断面六个自由度。

进一步地，所述对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，根据扫描得到的扫描数据建立有限元模型的步骤包括：

对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，对应得到白车身CAD模型数据以及蓄电池支架总成CAD模型数据；

将所述白车身CAD模型数据以及所述蓄电池支架总成CAD模型数据，导入预设建模软件中进行网格划分以建立所述有限元模型。

进一步地，所述预设工况为垂直工况、刹车工况、左急转弯工况或右急转弯刹车工况中的至少一种。

进一步地，所述对所述有限元模型进行仿真求解以得到所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的应力应变值的步骤之后，所述方法还包括：

当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时，优化所述汽车蓄电池支架总成的结构和/或材料，并返回执行在所述预设工况下所述目标载荷值的计算。

进一步地，所述当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时的步骤之后，所述方法还包括：

判断所述应力应变值与所述预设应变范围之间的应变差值的绝对值是否大于预设应变差值；

若是，则停止所述应力应变值的计算，并发出错误报警。

进一步地，所述对所述蓄电池本体数据进行优化处理的步骤包括：

获取所述蓄电池本体数据中的重量数据，并根据所述重量数据计算质点坐标；

获取所述蓄电池本体数据中的坐标数据，并根据所述坐标数据将所述质点坐标进行映射，以得到所述蓄电池质心数据。

进一步地，所述当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时的步骤之后，所述方法还包括：

分别获取所述蓄电池本体数据、所述蓄电池质心数据和所述应力应变值，并将所述蓄电池本体数据、所述蓄电池质心数据和所述应力应变值形成对应关系进行标号存储。

进一步地，对所述有限元模型进行仿真求解的软件为Abaqus。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例提出的汽车蓄电池安装支架强度分析方法的流程图；

图2为本发明第二实施例提出的汽车蓄电池安装支架强度分析方法的流程图；

图3为图2中步骤S60的具体实施步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

现有对汽车蓄电池支架总成安装点的强度进行分析时，其准确性仍有待提高，无法确保整车装配的安全性，存在一定的安全隐患。

为了解决这一技术问题，本发明提出一种汽车蓄电池安装支架强度分析方法，请参阅图1，对于本发明第一实施例中的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S10，对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，根据扫描得到的扫描数据建立有限元模型。

首先，对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，分别得到对应的白车身CAD模型数据以及汽车蓄电池支架总成的零部件CAD模型数据。在扫描结束后，将上述扫描得到的白车身CAD模型数据以及汽车蓄电池支架总成的零部件CAD模型数据，导入到CAE前处理软件中进行网格划分以建立有限元模型。

在此需要指出的是：在建立有限元模型时，对上述的汽车蓄电池支架总成而言，可根据汽车实际结构设定蓄电池总成支架中各零件的材料、以及各零件之间的连接关系；对上述的汽车白车身而言，可根据实际情况截取预设白车身结构，并约束截取汽车车身断面六个自由度，以建立汽车蓄电池支架总成与汽车白车身之间的连接关系，并设定相关约束。在此还需要补充的是，进行建模的前处理软件可采用Hypermesh或ANSA进行建模。

S20，获取蓄电池本体数据，并计算所述蓄电池本体数据在预设工况下对应的目标载荷值。

其中，所述蓄电池本体数据存储在本地，所述蓄电池本体数据中存储有蓄电池的功率数据、尺寸数据、重量数据和使用状态数据，而所述预设工况为用户预先设置的工况场景数据，因此所述预设工况可为任意工况场景，所述预设工况用于模拟不同场景下所述蓄电池本体数据对应的所述目标载荷值的计算，进而提高了对所述目标载荷值计算的准确性，以使有效的提高了所述汽车蓄电池安装支架强度分析的准确性。

S30，在所述有限元模型中加载所述蓄电池本体数据，并对所述蓄电池本体数据进行优化处理，以得到蓄电池质心数据。

其中，通过所述蓄电池本体数据的加载，以保障了后续对应力应变值的计算，保障了所述汽车蓄电池安装支架强度分析的准确性，且通过对所述蓄电池本体数据的优化处理，有效的简化了强度分析步骤，提高了计算的准确性，所述蓄电池质心数据内包含所述蓄电池本体数据对应的质点信息。

S40，在所述蓄电池质心数据上加载所述目标载荷值，并对所述有限元模型进行仿真求解以得到所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的应力应变值。

其中，对所述有限元模型进行仿真求解的软件为Abaqus，所述应力应变值用于反应所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的结构强度。

S50，当判断到所述应力应变值在预设应变范围内时，则输出所述有限元模型的分析数据；

其中，所述预设应变范围为用户预先设置的范围值，当判定到所述应力应变值在所述预设应变范围内时，则判定对所述汽车蓄电池支架总成的强度分析合格，此时可对于输出所述有限元模型的分析数据，以方便后续对测试结果的查看，提高了用户体验。

本发明提出的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，利用有限元仿真的方法，能有效节约成本、计算时间缩短、计算准确性高，通过对所述蓄电池本体数据的优化处理，有效的简化了强度分析步骤，提高了计算的准确性，且通过在所述预设工况下计算所述蓄电池本体数据对应的所述目标载荷值，以使所述汽车蓄电池安装支架强度分析方法适合不同车型之间的横向对比，更好为汽车开发设计优化提供参照。

下面以一个具体的实例对本发明的技术方案进行更加详细地说明。请参阅图2，对于本发明第二实施例提出的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其具体实施步骤如下所述：

S11，对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，对应得到白车身CAD模型数据以及蓄电池支架总成CAD模型数据；

其中，对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，分别得到对应的白车身CAD模型数据以及汽车蓄电池支架总成的零部件CAD模型数据。

步骤S21，将所述白车身CAD模型数据以及所述蓄电池支架总成CAD模型数据，导入预设建模软件中进行网格划分以建立所述有限元模型；

其中，将上述扫描得到的白车身CAD模型数据以及汽车蓄电池支架总成的零部件CAD模型数据，导入到CAE前处理软件中进行网格划分以建立有限元模型。

步骤S31，获取汽车实际结构数据，以设定所述汽车蓄电池支架总成及所述汽车白车身的材料、以及各自的连接关系；

其中，通过获取所述汽车实际结构数据，以对应设置汽车白车身的材料、以及各自的连接关系，进而有效的起到了数据优化的效果，方便了所述有限元模型的简化，提高了所述汽车蓄电池安装支架强度分析的分析效率。

步骤S41，截取预设白车身结构，并约束截取汽车车身断面六个自由度；

其中，通过截取预设白车身结构，并约束截取汽车车身断面六个自由度的设计，进一步地的方便所述有限元模型的简化，提高了所述汽车蓄电池安装支架强度分析的分析效率。

步骤S51，获取蓄电池本体数据，并计算所述蓄电池本体数据在预设工况下对应的目标载荷值；

其中，所述预设工况为垂直工况、刹车工况、左急转弯工况或右急转弯刹车工况中的至少一种，所述垂直工况为控制目标垂直向下4g，所述刹车工况为控制目标垂直向下1g并同时向前1g，所述左急转弯工况为控制目标垂直向下1g，并同时向右1g，所述右急转弯刹车工况为控制目标垂直向下2g并同时向右1g，向前1g，因此通过所述预设工况的设计，有效的模拟了不同场景下所述蓄电池本体数据对应的所述目标载荷值的变换，进而提高了对所述目标载荷值计算的准确性，以使有效的提高了所述汽车蓄电池安装支架强度分析的准确性。

步骤S61，在所述有限元模型中加载所述蓄电池本体数据，并对所述蓄电池本体数据进行优化处理，以得到蓄电池质心数据；

其中，通过所述蓄电池本体数据的加载，以保障了后续对应力应变值的计算，保障了所述汽车蓄电池安装支架强度分析的准确性，且通过对所述蓄电池本体数据的优化处理，有效的简化了强度分析步骤，提高了计算的准确性。

请参阅图3，为图2中步骤S61的具体实施步骤的流程图：

步骤S610，获取所述蓄电池本体数据中的重量数据，并根据所述重量数据计算质点坐标；

步骤S611，获取所述蓄电池本体数据中的坐标数据，并根据所述坐标数据将所述质点坐标进行映射，以得到所述蓄电池质心数据。

请继续参阅图2，步骤S71，在所述蓄电池质心数据上加载所述目标载荷值，并对所述有限元模型进行仿真求解以得到所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的应力应变值；

其中，对所述有限元模型进行仿真求解的软件为Abaqus。

步骤S81，当判断到所述应力应变值在预设应变范围内时，则输出所述有限元模型的分析数据。

其中，所述预设应变范围为用户预先设置的范围值，当判定到所述应力应变值在所述预设应变范围内时，则判定对所述汽车蓄电池支架总成的强度分析合格，此时可对于输出所述有限元模型的分析数据，以方便后续对测试结果的查看，提高了用户体验。

优选的，本实施例中步骤S61之后，所述方法还包括：

当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时，优化所述汽车蓄电池支架总成的结构和/或材料，并返回执行在所述预设工况下所述目标载荷值的计算。

其中，如果上述的应力应变值超出预设应变范围，则说明此时通过有限元模型求解到的汽车蓄电池安装支架强度数据不符合安全生产标准，还需要对汽车蓄电池安装支架总成与汽车白车身之间的安装结构再次进行结构优化，直到满足应力应变值以及应力值的目标范围。

此外，本实施例中所述当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时的步骤之后，所述方法还包括：

判断所述应力应变值与所述预设应变范围之间的应变差值的绝对值是否大于预设应变差值；

若是，则停止所述应力应变值的计算，并发出错误报警；

其中，通过所述应变差值的绝对值与所述预设应变差值的计算，有效的防止了由于计算偏差较大导致的无效计算，进而提高了所述汽车蓄电池安装支架强度分析的分析效率。

进一步地，所述当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时的步骤之后，所述方法还包括：

分别获取所述蓄电池本体数据、所述蓄电池质心数据和所述应力应变值，并将所述蓄电池本体数据、所述蓄电池质心数据和所述应力应变值形成对应关系进行标号存储；

其中，通过将所述蓄电池本体数据、所述蓄电池质心数据和所述应力应变值形成对应关系进行标号存储的设计，有效的方便了后续用户对数据的查看与查询，提高了用户体验。

本实施例中，利用有限元仿真的方法，能有效节约成本、计算时间缩短、计算准确性高，通过对所述蓄电池本体数据的优化处理，有效的简化了强度分析步骤，提高了计算的准确性，且通过在所述预设工况下计算所述蓄电池本体数据对应的所述目标载荷值，以使所述汽车蓄电池安装支架强度分析方法适合不同车型之间的横向对比，更好为汽车开发设计优化提供参照，能在项目设计阶段对结构进行评价，及时更正并优化设计缺陷；模型结构简化，计算时间缩短；结果规范，适合不同车型之间横向对比，为设计人员提供给方便。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，根据扫描得到的扫描数据建立有限元模型，所述有限元模型内包含所述汽车白车身、所述汽车蓄电池支架总成分别对应的模型数据；

获取蓄电池本体数据，并计算所述蓄电池本体数据在预设工况下对应的目标载荷值，所述蓄电池本体数据内存储有蓄电池的功率数据、尺寸数据、重量数据和使用状态数据；

在所述有限元模型中加载所述蓄电池本体数据，并对所述蓄电池本体数据进行优化处理，以得到蓄电池质心数据，所述蓄电池质心数据内包含所述蓄电池本体数据对应的质点信息；

在所述蓄电池质心数据上加载所述目标载荷值，并对所述有限元模型进行仿真求解以得到所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的应力应变值，所述应力应变值用于反应所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的结构强度；

当判断到所述应力应变值在预设应变范围内时，则输出所述有限元模型的分析数据。

2.根据权利要求1所述的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，所述根据扫描得到的扫描数据建立有限元模型的步骤之后，所述方法还包括：

获取汽车实际结构数据，以设定所述汽车蓄电池支架总成及所述汽车白车身的材料、以及各自的连接关系；

截取预设白车身结构，并约束截取汽车车身断面六个自由度。

3.根据权利要求1所述的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，所述对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，根据扫描得到的扫描数据建立有限元模型的步骤包括：

对汽车白车身以及汽车蓄电池支架总成进行整体扫描，对应得到白车身CAD模型数据以及蓄电池支架总成CAD模型数据；

将所述白车身CAD模型数据以及所述蓄电池支架总成CAD模型数据，导入预设建模软件中进行网格划分以建立所述有限元模型。

4.根据权利要求1所述的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，所述预设工况为垂直工况、刹车工况、左急转弯工况或右急转弯刹车工况中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，所述对所述有限元模型进行仿真求解以得到所述汽车蓄电池支架总成在所述预设工况下对应的应力应变值的步骤之后，所述方法还包括：

当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时，优化所述汽车蓄电池支架总成的结构和/或材料，并返回执行在所述预设工况下所述目标载荷值的计算。

6.根据权利要求5所述的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，所述当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时的步骤之后，所述方法还包括：

判断所述应力应变值与所述预设应变范围之间的应变差值的绝对值是否大于预设应变差值；

若是，则停止所述应力应变值的计算，并发出错误报警。

7.根据权利要求1所述的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，所述对所述蓄电池本体数据进行优化处理的步骤包括：

获取所述蓄电池本体数据中的重量数据，并根据所述重量数据计算质点坐标；

获取所述蓄电池本体数据中的坐标数据，并根据所述坐标数据将所述质点坐标进行映射，以得到所述蓄电池质心数据。

8.根据权利要求5所述的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，所述当判断到所述应力应变值不在所述预设应变范围内时的步骤之后，所述方法还包括：

分别获取所述蓄电池本体数据、所述蓄电池质心数据和所述应力应变值，并将所述蓄电池本体数据、所述蓄电池质心数据和所述应力应变值形成对应关系进行标号存储。

9.根据权利要求1所述的汽车蓄电池安装支架强度分析方法，其特征在于，对所述有限元模型进行仿真求解的软件为Abaqus。