CN110263414B - 一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法 - Google Patents

一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车异响仿真分析技术领域，具体涉及一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法，包括如下步骤：S1：建立目标三维模型；S2：确定目标区域，并在目标区域中建立相互接触两个部件的节点对；S3：在预设频率振动下获取节点对中两个节点的相对位移最大幅值；S4：计算每个节点对沿着该节点对间相对位移方向的局部刚度值，并根据选取材料获取对应节点对处实验测量的最小异响位移；S5：利用数值模拟的局部刚度值对实验测量的最小异响位移进行标定；S6：根据相对位移最大幅值和最小异响位移判断节点对所处位置是否发生异响摩擦。本方案通过对节点对的最大位移幅值和最小异响位移数据进行获取，以便于更为准确的预测异响危险点。

Description

一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法
技术领域
本发明涉及汽车异响仿真分析技术领域，具体涉及一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法。
背景技术
异响是影响汽车用户驾乘体验最直接的因素。有统计资料显示，整车约有四分之一的故障问题是和车辆的异响问题有关系，而各大公司有近20％的研发费用消耗在解决车辆的异响问题上，汽车市场对汽车异响的性能要求日益趋严。
异响通常包括摩擦异响和撞击异响。其中，摩擦异响是指部件之间相互摩擦产生的“吱吱声”，主要产生原因是由于两相互接触部件之间发生不应有的相对运动、两相互接触部件之间摩擦系数不兼容、部件设计不足以及异响敏感区域结构振动过大等。
为了对异响位置进行检测分析，公开号为CN108009360A的中国专利文件公开了这一种分析汽车异响的方法和装置，属于汽车技术领域。该方法中提到预测摩擦异响的方法：创建部件的目标三维模型；确定第二目标区域，并在第二目标区域中确定第二基准线；在第二目标区域中选取多个摩擦节点对；每个摩擦节点对中两个节点在平行于第二基准线的方向上的距离，在预设时间段内随时间变化的摩擦关系图；确定摩擦异响易发生位置。该方案中通过两个节点之间相对位移来确定异响发生位置，但仅通过两个节点之间相对位移来确定异响发生位置容易导致判断失误，异响位置判断准确度较差。
发明内容
本发明目的在于提供一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法，以增加异响位置判断准确性。
本发明提供的基础方案为：一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法，包括如下步骤：
S1：建立目标三维模型；
S2：确定目标区域，并在目标区域中建立相互接触两个部件的节点对；
S3：在预设频率振动下获取节点对中两个节点的相对位移最大幅值；
S4：计算每个节点对沿着该节点对间相对位移方向的局部刚度值，并根据选取材料获取对应节点对处实验测量的最小异响位移；
S5：利用数值模拟的局部刚度值对实验测量的最小异响位移进行标定；S6：根据相对位移最大幅值和标定后的最小异响位移判断节点对所处位置是否发生异响摩擦。
本发明的优点在于：本方案不仅通过相对位移判断是否会发生异响，且本方案还通过相对位移最大幅值、标定后的最小异响位移等参数作为判断节点是否发生异响，对最小异响位移进行标定，使得标定后的最小异响位移更加符合实际材料测量结果，与现有技术中只通过相对位移判断异响位置相比，本方案根据相对位移最大幅值和标定后的最小异响位移判断节点对所处位置是否发生异响摩擦，能有效增加异响危险点的预测准确性。
进一步，在步骤S4中，最小异响位移测量时，选取目标区域材料测量目标区域材料接触面的最小异响位移。本方案中通过选取目标区域材料的方式进行最小异响位移的实验测量。
进一步，在步骤S1中，建立目标三维模型时，根据部件的模型参数和对应部件的试验模型，创建与模型参数、试验模型相对应部件的目标三维模型。
本方案中的目标三维模型是在试验模型和数学模型的基础上建立的，所建立的三维模型具有理论依据。
进一步，在步骤S2中，在建立节点对后，建立节点对对应的基准线；在步骤S3中，获取相对位移最大幅值时，根据每个节点对中两个节点在平行基准线的方向上的距离获取相对位移关系图，并根据获取的相对位移关系图，对节点对的相对位移最大幅值进行标记。
本方案中通过基准线的建立，以便于获取相对位移关系图，通过相对位移关系图标记相对位移最大幅值。
进一步，在步骤S4中，获取局部刚度值时，在两个节点对中两个节点处分别施加一沿基准线方向的静力，然后进行静力分析，计算节点对所处位置的局部刚度值。
本方案中通过对节点对所对应的两个部件施加静力，通过静力分析得到两个部件对应的刚度值，以此来计算局部刚度值。
进一步，在步骤S6中，判断是否发生异响摩擦时，对比各节点对处相对位移最大幅值与对应的标定的最小异响位移，若相对位移最大幅值超过标定的最小异响位移一定范围，则判断该节点对处会发生摩擦异响，将判断为会发生摩擦异响的节点对位置判断为异响风险发生位置。
本方案中通过将相对位移最大幅值和标定的最小异响位移进行对比，将相对位移最大幅值大于最小异响位移的节点对所在位置判断为会发生异响摩擦。
附图说明
图1为本发明实施例中预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法的流程图；
图2为本发明实施例中节点对和基准线的位置关系示意图；
图3为本发明实施例中相对位移关系图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：第一节点1、第二节点2、基准线3。
实施例
如图1所示，一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法，包括如下步骤：
S1：建立目标三维模型；
根据部件的模型参数和对应部件的试验模型，创建与模型参数、试验模型相对应部件的目标三维模型。目标三维模型建立时，将三维模型与试验模型相比较，如果三维模型与试验模型相匹配，则将三维模型确定为目标三维模型，如果三维模型与试验模型不匹配，则调整部件的模型参数，直到创建的三维模型与试验模型相匹配。
本实施例中建立的目标三维模型是在试验模型和数学模型的基础上建立的，所建立的三维模型具有理论依据。
S2：确定目标区域，并在目标区域中建立相互接触两个部件的节点对；
目标区域为相互接触且相互之间有压力的两个部件所在区域；本方案中建立节点对后将建立节点对对应的基准线3，基准线3可以是两个部件的接触线。在建立目标区域后，在目标区域内选取多个节点对，每个节点对中的两个节点分布在基准线3的两侧，比如，每个节点对中的两个节点关于基准线3对称。本实施例中节点对和基准线3之间的位置关系示意图如图2所示，节点对包括第一节点1和第二节点2，基准线3位于第一节点1和第二节点2之间。
S3：在预设频率振动下获取节点对中两个节点的相对位移最大幅值h；
对目标三维模型输入预设频率的振动，获得每个节点对中两个节点在平行基准线3的方向上的距离k(如图2所示)以及在预设时间段内随时间变化的相对位移关系图。并根据获取的相对位移关系图，对节点对的相对位移最大幅值h进行标记，如图3所示。
实施时，利用有限元软件，如Hypermesh等，对目标三维模型施加异响专用路面路谱，再利用Optistruct等软件计算各节点对的相对位移响应情况，最后输出节点对在预设时间段内随时间变化的相对位移关系图。
S4：计算每个节点对沿着节点对间相对位移方向的局部刚度值，并根据选取材料获取对应节点对处实验测量的最小异响位移；
例如，利用有限元软件，如Hypermesh等，在节点对两个节点处分别施加一沿基准线3方向的静力；再利用Optistruct等软件进行静力分析，分别得出两个部件该处的刚度值；则该处沿相对位移方向的局部刚度值为两处局部刚度值之和。最小异响位移测量时，可通过搭建实验装置进行测量，如Eberhard Michael Kreppold公开的文献名为《A ModernDevelopment Process to Bring Silence into Interior Components》中就公开了一种可以用于本方案中最小异响位移测量的实验装置。另外，本实施例中最小位移测定时，除了可以上述公开的实验装置进行最小位移测定外，实际使用过程中，实验装置的搭建还可以根据实际情况进行对应实验装置的搭建。
S5：利用数值模拟的局部刚度值对实验测量的最小异响位移进行标定；
由于通过利用实验装置中结构的刚度值与实际部件互相接触间材料的沿基准线方向刚度值不符，故通过数值模拟计算所得局部刚度值对实验装置中结构的刚度值进行标定，得出标定后的最小异响位移。
S6：根据相对位移最大幅值和标定后的最小异响位移判断节点为所处位置是否发生异响摩擦；
通过对比各节点对处相对位移最大幅值与标定的最小异响位移，预测该处是否发生摩擦异响。若相对位移最大幅值超过标定的最小异响位移一定范围，则判断该节点对处会发生摩擦异响。
具体实施时，以使用有限元分析软件Hypermesh进行仪表板建模分析为例。建立仪表板系统三维模型，在相接触且相互之间有压力的两个部件所在区域选取多条接触线为基础线，建立沿基础线方向为X方向的局部坐标系，并选取某一基础线异侧对称的两个节点组成一对节点对为例。
输入预设频率的振动条件，以调用Optistruct求解器为例计算仪表板系统在预设时间段内，节点对沿基础线方向的相对位移随时间变化的关系图，如图2所示。其中，幅值最大的相对位移便是相对位移最大幅值0.248mm。同时，对每处节点对处的局部刚度值进行计算。例如，使用Hypermesh在节点对两个节点处分别施加一沿基准线3方向的静力，采用Optistruct进行静力分析，分别得到节点对处基础线两侧沿局部坐标系X方向的局部刚度值，则该节点对处局部刚度值为节点对沿局部坐标系X方向的局部刚度值之和，为338N/mm。
之后，通过材料摩擦实验可以测量得到该示例节点对处材料接触面的最小异响位移为0.013mm。由于实验得到的最小异响位移和实验装置中结构刚度成负相关，而该结构的刚度值为2076N/mm，和仪表板系统(假设实验的节点对是在仪表板系统中建立)中两个实际接触的材料的局部刚度不同。故采用前面数值模拟得到的局部刚度值对装置结构的刚度值进行标定，得到标定的最小异响位移为0.173mm。
将数值模拟得出的相对位移相对幅值与标定后的最小异响位移进行比较，假定相对位移最大幅值超过标定的最小异响位移目标值的30％为该处该方向发生摩擦异响的阈值。相对位移最大幅值超过了标定的最小异响位移的40.46％，则该处会发生摩擦异响，该处为发生摩擦异响的危险点。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (1)

1.一种预测汽车内饰系统摩擦异响危险点的方法，包括如下步骤：
S1：建立目标三维模型；建立目标三维模型时，根据部件的模型参数和对应部件的试验模型，创建与模型参数、试验模型相对应部件的目标三维模型；
S2：确定目标区域，并在目标区域中建立相互接触两个部件的节点对；在建立节点对后，建立节点对对应的基准线；
其特征在于：
S3：在预设频率振动下获取节点对中两个节点的相对位移最大幅值；获取相对位移最大幅值时，根据每个节点对中两个节点在平行基准线的方向上的距离获取相对位移关系图，并根据获取的相对位移关系图，对节点对的相对位移最大幅值进行标记；
S4：计算每个节点对沿该节点对间相对位移方向的局部刚度值，并根据选取材料获取对应节点对处实验测量的最小异响位移；最小异响位移测量时，选取目标区域材料测量目标区域材料接触面的最小异响位移；获取局部刚度值时，在两个节点对中两个节点处分别施加一沿基准线方向的静力，然后进行静力分析，计算节点对所处位置的局部刚度值；
S5：利用数值模拟的局部刚度值对实验测量的最小异响位移进行标定；
S6：根据相对位移最大幅值和最小异响位移判断节点对所处位置是否发生异响摩擦;
在步骤S6中，判断是否发生异响摩擦时，对比各节点对处相对位移最大幅值与对应的最小异响位移，若相对位移最大幅值超过标定的最小异响位移一定范围，则判断该节点对处会发生摩擦异响，将判断为会发生摩擦异响的节点对位置判断为异响风险发生位置；所述一定范围为标定的最小异响位移的30%。
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