CN109472094A - 排气吊挂点优化分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了排气吊挂点优化分析方法及系统，涉及汽车排气系统的技术领域，包括导入汽车排气系统有限元模型；将汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；运行工具命令语言程序，并输入诊断结果文件，生成结果数据文件；根据结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。本发明可以提升对位移数据在后处理过程中的工作效率，减少用人成本，同时保证了数据的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车排气系统技术领域，尤其是涉及排气吊挂点优化分析方法及系统。
背景技术
随着社会的发展和技术的进步，人们对汽车的要求越来越高。汽车排气系统作为汽车乘坐舒适性的主要影响因素之一，其振动问题得到了广泛的重视。汽车排气系统一般通过法兰和吊耳分别与发动机排气歧管以及车身地板相连。由于受到发动机本身振动和排气激励的影响，排气管振动相对较大。排气系统的振动会通过挂钩和吊耳引起车身地板的振动，从而产生车内噪声。现有的排气系统吊挂点优化分析是采用CAE(Computer AidedEngineering，计算机辅助工程)方法，选择排气管振动相对较小的位置作为挂钩吊耳的悬挂点，以减少排气管向地板的振动能量的传递。但是，现有吊挂优化方法中，对排气系统进行20HZ～200HZ自由模态分析，由计算得到的结果文件，统计每一阶频率下，每个输出点X、Y、Z三方向的位移，然后进行计权计算。统计位移时仍旧采取手动复制粘贴的方式，由于位移数据太多，所以计算过程既耗时又耗力，且无法保证数据的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供排气吊挂点优化分析方法及系统，以提升对位移数据在后处理过程中的工作效率，减少用人成本，同时保证了数据的准确度。
第一方面，本发明实施例提供了一种排气吊挂点优化分析方法，其中，包括：导入汽车排气系统有限元模型；
将所述汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；
运行工具命令语言程序，并输入所述诊断结果文件，生成结果数据文件；
根据所述结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将所述位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述将所述汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件，包括：
将所述汽车排气系统有限元模型的输出点进行重新编号；
基于所述自由振动模态分析面板，将重新编号后的输出点通过实体集合操作建立为set集；
通过建立载荷和边界条件导出有限元求解文件；
将所述有限元求解文件提交至有限元程序中，并采用平均自驱动自由度位移ADDOFD算法进行计算，输出所述诊断结果文件。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述诊断结果文件由平均驱动自由度位移组成，所述ADDOFD算法为：
其中，ADDOFD(j)为第j各自由度的平均驱动自由度位移，r为模态阶次，ωr为模态阶次r的频率，为该模态阶次r时输出点的位移值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述结果数据文件中的数据生成位移曲线图，包括：
所述结果数据文件中的数据为所述汽车排气系统有限元模型的输出点的所述位移值；
通过复制操作将所述位移值添加至表格中，并生成所述位移曲线图。
第二方面，本发明实施例还提供一种排气吊挂点优化分析系统，其中，包括：
建模单元，用于导入汽车排气系统有限元模型；
分析单元，用于将所述汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；
运行单元，用于运行工具命令语言程序，并输入所述诊断结果文件，生成结果数据文件；
确定单元，用于根据所述结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将所述位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述分析单元包括：
将所述汽车排气系统有限元模型的输出点进行重新编号；
基于所述自由振动模态分析面板，将重新编号后的输出点通过实体集合操作建立为set集；
通过建立载荷和边界条件导出有限元求解文件；
将所述有限元求解文件提交至有限元程序中，并采用平均自驱动自由度位移ADDOFD算法进行计算，输出所述诊断结果文件。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述诊断结果文件由平均驱动自由度位移组成，所述ADDOFD算法为：
其中，ADDOFD(j)为第j各自由度的平均驱动自由度位移，r为模态阶次，ωr为模态阶次r的频率，为该模态阶次r时输出点的位移值。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述确定单元包括：
所述结果数据文件中的数据为所述汽车排气系统有限元模型的输出点的所述位移值；
通过复制操作将所述位移值添加至表格中，并生成所述位移曲线图。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明提供的排气吊挂点优化分析方法及系统，包括导入汽车排气系统有限元模型；将汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；运行工具命令语言程序，并输入诊断结果文件，生成结果数据文件；根据结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。本发明可以提升对位移数据在后处理过程中的工作效率，减少用人成本，同时保证了数据的准确度。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一提供的排气吊挂点优化分析方法流程图；
图2为本发明实施例一提供的汽车排气系统有限元模型示意图；
图3-8为本发明实施例一提供的建立载荷和边界条件的多种设置界面；
图9为本发明实施例一提供的位移曲线图示意图；
图10为本发明实施例二提供的排气吊挂点优化分析系统结构示意图。
图标：
100-建模单元；200-分析单元；300-运行单元；400-确定单元。
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，下面将结合附图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。
汽车排气系统一般通过法兰和吊耳分别与发动机排气歧管以及车身地板相连。由于受到发动机本身振动和排气激励的影响，排气管振动相对较大。排气系统的振动会通过挂钩和吊耳引起车身地板的振动，从而产生车内噪声。现有的排气系统吊挂点优化分析是采用CAE方法，选择排气管振动相对较小的位置作为挂钩吊耳的悬挂点，以减少排气管向地板的振动能量的传递。但是，现有吊挂优化方法中，对排气系统进行20HZ～200HZ自由模态分析，由计算得到的结果文件，统计每一阶频率下，每个输出点X、Y、Z三方向的位移，然后进行计权计算。统计位移时仍旧采取手动复制粘贴的方式，由于位移数据太多，所以计算过程既耗时又耗力，且无法保证数据的准确性。
基于此，本发明实施例提供的一种排气吊挂点优化分析方法及系统，可以提升对位移数据在后处理过程中的工作效率，减少用人成本，同时保证了数据的准确度。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种排气吊挂点优化分析方法进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的排气吊挂点优化分析方法流程图。
参照图1，排气吊挂点优化分析方法包括：
步骤S110，导入汽车排气系统有限元模型。
具体的，在前处理软件Hypermesh中导入汽车排气系统有限元模型。其中，Hypermesh是一个高性能的有限元前后处理器，它能在高度交互及可视化的环境下进行仿真分析工作。与其他的有限元前后处理器比较，HyperMesh的图形用户界面易于学习，特别是它支持直接输入已有的三维CAD几何模型已有的有限元模型，并且导入的效率和模型质量都很高，可以大大减少很多重复性的工作。同样，Hypermesh也具有先进的后处理功能，可以保证形象地表现各种各样的复杂的仿真结果，如云图，曲线标和动画等。
步骤S120，将汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件。
具体的，该步骤再具体实现过程中包括：
首先，如图2所示，将汽车排气系统有限元模型的输出点进行重新编号。
其次，基于Analysis(自由振动模态分析)面板，将重新编号后的输出点通过实体集合操作建立为set集。通过Analysis面板下的entity sets(实体集合)操作，将输出点建一个set集，单独输出这些点的位移信息，便于结果的后处理。
然后，通过建立载荷和边界条件导出有限元求解文件。建立载荷和边界条件包括确定分析频率范围和载荷设置两方面。
具体的，排气吊挂点优化分析需要避开动力总成刚体模态对应的频率范围，同时也要覆盖发动机最高转速对应的点火频率范围。动力总成刚体模态对应的频率范围一般在20HZ以下，而一般四缸汽油机最高转速为6000r/min，其对应的点火频率为200HZ，所以排气吊挂点优化分析自由模态频率范围为20HZ～200Hz(若不同的气缸数或者柴油机再根据同样的原理做相应调整)。
通过如图3所示的load collectors(载荷收集器)界面对载荷进行设置；通过如图4所示的Loadsteps(载荷步骤)界面对载荷步骤进行设置；通过如图5所示的控制输出界面对GLOBAL_OUTPUT_REQUEST(全局请求输出)控制输出；如图6、7、8所示，分别为对SOL卡、control cards(控制卡)、ECHO卡的设置。
通过以上参数的设置，确定并导出汽车排气系统有限元模型对应的有限元求解文件，即dbf文件。
最后，将有dbf文件提交至Nastran(有限元程序)中，并采用ADDOFD(AverageDriving DOF Displacement，平均驱动自由度位移)算法进行计算，输出诊断结果文件。
诊断结果文件由平均驱动自由度位移组成，ADDOFD算法如下式所示：
其中，ADDOFD(j)为第j各自由度的平均驱动自由度位移，r为模态阶次，ωr为模态阶次r的频率，为该模态阶次r时输出点的位移值。每个输出点的位移值都分为X、Y、Z三方向分量，按上面公式将各个频率下的位移值加权后得到总的位移分量，最后再将三个总的位移分量汇总为总的加权位移值。
全部输出点的总的加权位移值构成了诊断结果文件。诊断结果文件的格式为XXX.f06。
步骤S130，运行工具命令语言程序，并输入诊断结果文件，生成结果数据文件。
具体的，该工具命令语言(tool command language，tcl)程序为ADDOFD WITHGUI_XYZ.tcl程序。在Hypermesh中运行ADDOFD WITHGUI_XYZ.tcl程序，并选择上一步骤中输出的诊断结果文件，即可生成结果数据文件，即result.dat文件。
步骤S140，根据结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。
具体的，有以上步骤可知，结果数据文件中的数据为汽车排气系统有限元模型的输出点的总的加权位移值；如图9所示，通过复制操作将全部输出点的总的加权位移值添加至表格中，并生所需的成位移曲线图。根据位移曲线图，在位移较小的位置处布置吊挂。
本发明实施例所提供的排气吊挂点优化分析方法，包括导入汽车排气系统有限元模型；将汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；运行工具命令语言程序，并输入诊断结果文件，生成结果数据文件；根据结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。本发明通过对汽车排气系统有限元模型进行自由振动模态分析，并结合运行tcl程序，可以在位移数据在后处理过程中提升90％的工作效率，减少用人成本，同时保证了数据的准确度。
实施例二：
图10为本发明实施例二提供的排气吊挂点优化分析系统结构示意图。
本发明的示例性实施例提供了一种排气吊挂点优化分析系统，用于实现上述实施例所提供的排气吊挂点优化分析方法。参照图10，该系统包括如下单元：
建模单元100，用于导入汽车排气系统有限元模型；
分析单元200，用于将汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；
运行单元300，用于运行工具命令语言程序，并输入诊断结果文件，生成结果数据文件；
确定单元400，用于根据结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。
进一步的，分析单元200包括：
将汽车排气系统有限元模型的输出点进行重新编号；
基于自由振动模态分析面板，将重新编号后的输出点通过实体集合操作建立为set集；
通过建立载荷和边界条件导出有限元求解文件；
将有限元求解文件提交至有限元程序中，并采用平均自驱动自由度位移ADDOFD算法进行计算，输出诊断结果文件。
进一步的，诊断结果文件由平均驱动自由度位移组成，ADDOFD算法为：
其中，ADDOFD(j)为第j各自由度的平均驱动自由度位移，r为模态阶次，ωr为模态阶次r的频率，为该模态阶次r时输出点的位移值。
进一步的，确定单元400包括：
结果数据文件中的数据为汽车排气系统有限元模型的输出点的位移值；
通过复制操作将位移值添加至表格中，并生成位移曲线图。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明提供的排气吊挂点优化分析方法及系统，包括导入汽车排气系统有限元模型；将汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；运行工具命令语言程序，并输入诊断结果文件，生成结果数据文件；根据结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。本发明可以提升对位移数据在后处理过程中的工作效率，减少用人成本，同时保证了数据的准确度。
本发明实施例所提供的系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的排气吊挂点优化分析方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的排气吊挂点优化分析的步骤。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种排气吊挂点优化分析方法，其特征在于，包括：
导入汽车排气系统有限元模型；
将所述汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；
运行工具命令语言程序，并输入所述诊断结果文件，生成结果数据文件；
根据所述结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将所述位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件，包括：
将所述汽车排气系统有限元模型的输出点进行重新编号；
基于所述自由振动模态分析面板，将重新编号后的输出点通过实体集合操作建立为set集；
通过建立载荷和边界条件导出有限元求解文件；
将所述有限元求解文件提交至有限元程序中，并采用平均自驱动自由度位移ADDOFD算法进行计算，输出所述诊断结果文件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述诊断结果文件由平均驱动自由度位移组成，所述ADDOFD算法为：
其中，ADDOFD(j)为第j各自由度的平均驱动自由度位移，r为模态阶次，ωr为模态阶次r的频率，为该模态阶次r时输出点的位移值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述结果数据文件中的数据生成位移曲线图，包括：
所述结果数据文件中的数据为所述汽车排气系统有限元模型的输出点的所述位移值；
通过复制操作将所述位移值添加至表格中，并生成所述位移曲线图。
5.一种排气吊挂点优化分析系统，其特征在于，包括：
建模单元，用于导入汽车排气系统有限元模型；
分析单元，用于将所述汽车排气系统有限元模型通过自由振动模态分析，输出诊断结果文件；
运行单元，用于运行工具命令语言程序，并输入所述诊断结果文件，生成结果数据文件；
确定单元，用于根据所述结果数据文件中的数据生成位移曲线图，并将所述位移曲线图的位移最小位置确定为吊挂点。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述分析单元包括：
将所述汽车排气系统有限元模型的输出点进行重新编号；
基于所述自由振动模态分析面板，将重新编号后的输出点通过实体集合操作建立为set集；
通过建立载荷和边界条件导出有限元求解文件；
将所述有限元求解文件提交至有限元程序中，并采用平均自驱动自由度位移ADDOFD算法进行计算，输出所述诊断结果文件。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述诊断结果文件由平均驱动自由度位移组成，所述ADDOFD算法为：
其中，ADDOFD(j)为第j各自由度的平均驱动自由度位移，r为模态阶次，ωr为模态阶次r的频率，为该模态阶次r时输出点的位移值。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述确定单元包括：
所述结果数据文件中的数据为所述汽车排气系统有限元模型的输出点的所述位移值；
通过复制操作将所述位移值添加至表格中，并生成所述位移曲线图。
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