CN110633478B - 一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统 - Google Patents

一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统,该方法可以在无样车条件下快速获取车身、车门及相关零部件在猛关工况下的疲劳寿命,方法包括:建立汽车车身、车门及相关零部件CAD几何模型;根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型;基于所述网格模型定义满足有限元求解的必要信息,建立分析模型;对所述分析模型进行显式求解,获得车门单次猛关下的相关力学信息,并进一步进行疲劳求解,最终获得车身、车门及相关零部件的疲劳寿命。本发明公开的方法不需要生产汽车实物样本,降低了汽车研发成本。同时,相比于现有技术中生产汽车实物样本的方式,建立虚拟汽车模型的耗时更短,能够缩短汽车研发周期,提高研发效率。

Description

一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统
技术领域
本发明涉及数据处理领域,具体为一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统。
背景技术
车门是汽车日常使用过程中最常用的部件之一,通常由门板、门窗框、铰链系统、车门锁止系统、密封缓冲系统等部分构成。当关闭车门时,通常人们会给予车门大于刚好成功关闭时所需的动能,以保证车门成功关闭,而多出的动能会导致车门变形、门铰链松动、车门局部磨损等不可逆问题的发生。为尽可能防止上述问题的发生,需要对汽车进行车门猛关分析,并依据分析结果对汽车结构进行改良,或者重新设计,一般情况下,某汽车结构的车门在经过几千次猛关过程后不出现上述问题,才能认为该汽车结构满足设计要求。
现有的汽车车门猛关的寿命获取方法,通常是先设计汽车结构,再生产出该汽车结构的实物样本,然后对该实物样本进行车门猛关试验,并对试验结果进行分析,得到疲劳寿命结果。所述疲劳寿命结果能够反映出汽车结构是否满足设计要求,现有的汽车车门猛关的寿命获取方法中会根据分析结果对汽车结构进行再设计,并生产出相应的汽车结构实物样本进行汽车车门猛关试验,多次循环,直到得到满足设计要求的汽车结构,这就造成了较高的汽车研发成本和较长的汽车研发周期,研发效率低下。
发明内容
本发明提供了一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统,可以解决现有技术中由于采用汽车实物样本多次循环的进行汽车车门猛关试验造成的汽车研发效率低下的问题。
为达到上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种汽车车门猛关的寿命获取方法,包括:
建立汽车车身、车门及相关零部件的计算机辅助设计CAD几何模型,所述车门处于微开状态;
根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型;
基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型,所述第一信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息;
求解所述分析模型,获得第二信息,所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息;
根据所述第二信息,求解获得疲劳寿命结果。
优选的,所述建立汽车车身、车门及相关零部件CAD几何模型,包括:
在三维软件中,建立所有所述CAD几何模型,并将所述CAD几何模型按设计状态建立所有零部件间的安装位置关系,所述车门相对于车身处于微开位置。
优选的,所述根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型,包括:
在有限元前处理软件中,对所述CAD几何模型进行离散化处理,以得到可用于有限元求解的网格模型。
优选的,所述求解所述分析模型,获得第二信息,包括:
采用显式分析法求解所述分析模型,获得第二信息。
优选的,所述根据所述第二信息,进一步求解获得疲劳寿命结果,包括:
根据所述第二信息中的所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息生成所述汽车车身、车门及相关零部件的疲劳寿命曲线;
基于所述疲劳寿命曲线,确定所述汽车车身、车门及相关零部件的寿命值。
优选的,所述基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型,所述第一信息包括汽车车体的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息,包括:
基于所述网格模型定义满足有限元求解的包含连接信息的第一信息,建立分析模型,所述连接信息包括所述车门与所述汽车车身通过铰链连接,所述车门能够相对于所述汽车车身以铰链转动轴线为转动轴进行转动;
所述材料特性信息包括所述车门中钣金件的材料属性为弹塑性本构模型;
所述边界约束信息包括所述汽车车身的截断面的约束类型为全约束;
所述接触关系与接触类型信息包括所述接触关系为锁棘轮与锁扣接触,棘轮与棘爪接触,车门内板与减震块接触;所述接触类型为自适应接触;
所述工况载荷信息包括对所述车门施加以铰链转动轴线为转动轴的车门关闭转动角速度的施加载荷。
一种汽车车门猛关的寿命获取系统,包括:
汽车模型建立模块,用于建立汽车车身、车门及相关零部件的CAD几何模型,将所述CAD几何模型发送到网格模型建立模块,所述车门处于微开状态;
所述网格模型建立模块,用于根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型,将所述网格模型发送到分析模型建立模块;
所述分析模型建立模块,用于基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型,将所述分析模型发送到第二信息生成模块,所述第一信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息;
所述第二信息生成模块,用于求解所述分析模型,获得第二信息,将所述第二信息发送到第二信息求解模块;所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息;
所述第二信息求解模块,用于根据所述第二信息,求解获得疲劳寿命结果。
优选的,所述网格模型建立模块用于在有限元前处理软件中,对所述CAD几何模型进行离散化处理,以得到可用于有限元求解的网格模型。
优选的,所述根据所述第二信息,进一步求解获得疲劳寿命结果的第二信息求解模块,用于根据所述第二信息中的所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息生成所述汽车车身、车门及相关零部件的疲劳寿命曲线;基于所述疲劳寿命曲线,确定所述汽车车身、车门及相关零部件的寿命值。
经由上述技术方案可知,本发明公开了一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统,该方法可以在无样车条件下快速获取汽车车身、车门及相关零部件在猛关工况下的疲劳寿命,方法包括:建立汽车车身、车门及相关零部件的CAD几何模型;根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型;基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型;所述第一信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息;求解所述分析模型,获得第二信息,所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息;根据所述第二信息,进一步求解获得疲劳寿命结果。本发明公开的方法不需要生产汽车实物样本,降低了汽车研发成本。同时,相比于现有技术中生产汽车实物样本的方式,建立虚拟汽车模型的耗时更短,能够缩短汽车研发周期,提高研发效率。
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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种汽车车门猛关的寿命获取方法的流程图;
图2为本发明实施例公开的一种汽车车门猛关的寿命获取系统的结构示意图。
具体实施方式
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。
本发明提供了一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统,能够解决现有技术中由于采用汽车实物样本多次循环的进行汽车车门猛关试验造成的汽车研发效率低下的问题。
如图1所示,为本发明实施例公开的一种汽车车门猛关的寿命获取方法的流程图,该方法包括以下步骤:
步骤S110:建立汽车车身、车门及相关零部件的计算机辅助设计(Computer AidedDesign,CAD)几何模型。
在步骤S110中所述车门处于微开状态。
需要说明的是,所述车门的位置为将车门按关闭方向绕转动轴线转动至锁扣与锁舌即将接触位置,建议将锁喉与锁舌的最小距离设置定在0-0.5mm范围内。
可选的,在三维软件中,建立所有所述CAD几何模型,并将所述CAD几何模型按设计状态建立所有零部件间的安装位置关系,所述车门相对于车身处于微开位置。所述CAD几何模型可以为交互式计算机辅助设计(Unigraphics NX,UG)几何模型、野火(Pro/Engineer,Pro/E)几何模型或交互式计算机辅助设计系统(Computer Aided Three-dimensionalInteractive Application,CATIA)几何模型。具体的CAD几何模型建立过程可以由相应的软件功能实现。
步骤S120:根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型。
可选的,可以通过有限元前处理软件实现这一过程,所述有限元前处理软件可以采用Hypermesh、ANSA等。
可选的,将所述CAD几何模型导入有限元前处理软件后,采用整体式建模思路,将车身、车门及其附属零件进行网格离散化,得到可用于有限元分析的网格模型。
可选的,可以根据所述汽车车体的CAD几何模型生成包含所述汽车车身、车门及相关零部件、且以四边形壳单元和/或三角形壳单元为单元类型的网格模型。
步骤S130:基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型。
在步骤S130中所述第一信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息。
可选的,可以通过具有显示分析功能的有限元分析软件实现这一过程,所述有限元分析软件可以采用Abaqus、LS-Dyna等。
在具体实现过程中,基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型,所述第一信息包括汽车车体的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息的过程,包括:
基于所述网格模型定义满足有限元求解的包含连接信息的第一信息,建立分析模型,所述连接信息包括所述车门与所述汽车车身通过铰链连接,所述车门能够相对于所述汽车车身以铰链转动轴线为转动轴进行转动。
所述材料特性信息包括所述车门中钣金件的材料属性为弹塑性本构模型。
所述边界约束信息包括所述汽车车身的截断面的约束类型为全约束。
所述接触关系与接触类型信息包括所述接触关系为锁棘轮与锁扣接触,棘轮与棘爪接触,车门内板与减震块接触;所述接触类型为自适应接触。
所述工况载荷信息包括对所述车门施加以铰链转动轴线为转动轴的车门关闭转动角速度的施加载荷。
具体的,所述以铰链转动轴线为转动轴的车门关闭转动角速度大小为1.5~2.5rad/s.本发明实施例采用2.5rad/s作为开始时刻的角速度以涵盖更多的用户。
步骤S140:求解所述分析模型,获得第二信息。
在步骤S140中所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息。所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息可用于判断车门是否变形以及车门内的钣金件是否失效,系统内部能量变化是否正常。
具体的,采用显示分析法对所述分析模型进行有限元求解,获得第二信息。
步骤S150:根据所述第二信息,进一步求解获得疲劳寿命结果。
可选的,可以通过疲劳分析软件实现这一过程,所述疲劳分析软件可以采用DesignLife、Fatigue等。
具体的,将所述第二信息导入到疲劳分析软件中,根据所述第二信息中的所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息生成所述汽车车身、车门及相关零部件的疲劳寿命曲线;基于所述疲劳寿命曲线,确定所述汽车车身、车门及相关零部件的寿命值。其中,所述疲劳寿命曲线的横坐标为寿命(使用次数),纵坐标为应力或者应变。
具体的,所述疲劳寿命曲线为低周疲劳曲线。
本发明实施例公开了一种汽车车门猛关的寿命获取方法,该方法可以在无样车条件下快速获取汽车车身、车门及相关零部件在猛关工况下的疲劳寿命,方法包括:建立汽车车身、车门及相关零部件的CAD几何模型;根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型;基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型;所述第一信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息;求解所述分析模型,获得第二信息,所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息;根据所述第二信息,进一步求解获得疲劳寿命结果。本发明公开的方法不需要生产汽车实物样本,降低了汽车研发成本。同时,相比于现有技术中生产汽车实物样本的方式,建立虚拟汽车模型的耗时更短,能够缩短汽车研发周期,提高研发效率。
基于上述本发明实施例公开的汽车车门猛关的寿命获取方法,本发明实施例还公开了应用汽车车门猛关的寿命获取方法的汽车车门猛关的寿命获取系统。
如图2所示,本发明实施例提供了一种汽车车门猛关的寿命获取系统的结构示意图,主要包括:
汽车模型建立模块210,用于建立汽车车身、车门及相关零部件的CAD几何模型,将所述CAD几何模型发送到网格模型建立模块220,所述车门处于微开状态;
所述网格模型建立模块220,用于根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型,将所述网格模型发送到分析模型建立模块230;
所述分析模型建立模块230,用于基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型,将所述分析模型发送到第二信息生成模块240,所述第一信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息;
所述第二信息生成模块240,用于求解所述分析模型,获得第二信息,将所述第二信息发送到第二信息求解模块250;所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息;
所述第二信息求解模块250,用于根据所述第二信息,进一步求解获得疲劳寿命结果。
可选的,所述网格模型建立模块220用于在有限元前处理软件中,对所述CAD几何模型进行离散化处理,以得到可用于有限元求解的网格模型。
可选的,所述根据所述第二信息,进一步求解获得疲劳寿命结果的第二信息求解模块250,用于根据所述第二信息中的所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息生成所述汽车车身、车门及相关零部件的疲劳寿命曲线;基于所述疲劳寿命曲线,确定所述汽车车身、车门及相关零部件的寿命值。
以上本发明实施例公开的一种汽车车门猛关的寿命获取系统中的汽车模型建立模块210、网格模型建立模块220、分析模型建立模块230、第二信息生成模块240和第二信息求解模块250的功能具体执行过程以及执行原理可参见本发明上述实施例公开的汽车车门猛关的寿命获取方法中相对应的部分,这里不再进行赘述。
综上所述,本发明公开了一种汽车车门猛关的寿命获取方法及系统,通过建立汽车车身、车门及相关零部件的CAD几何模型;根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型;基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型;所述第一信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息;求解所述分析模型,获得第二信息,所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息;根据所述第二信息,进一步求解获得疲劳寿命结果。本发明公开的方法不需要生产汽车实物样本,降低了汽车研发成本。同时,相比于现有技术中生产汽车实物样本的方式,建立虚拟汽车模型的耗时更短,能够缩短汽车研发周期,提高研发效率。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种汽车车门猛关的寿命获取方法,其特征在于,可以在无汽车实物条件下获取汽车车身、车门及相关零部件在猛关工况下的疲劳寿命,包括:
建立汽车车身、车门及相关零部件的计算机辅助设计CAD几何模型,所述车门处于微开状态;
根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型;
基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型,所述第一信息包括连接信息、所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息;其中,所述连接信息包括所述车门与所述汽车车身通过铰链连接,所述车门能够相对于所述汽车车身以铰链转动轴线为转动轴进行转动;所述材料特性信息包括所述车门中钣金件的材料属性为弹塑性本构模型;所述边界约束信息包括所述汽车车身的截断面的约束类型为全约束;所述接触关系与接触类型信息包括所述接触关系为锁棘轮与锁扣接触,棘轮与棘爪接触,车门内板与减震块接触;所述接触类型为自适应接触;所述工况载荷信息包括对所述车门施加以铰链转动轴线为转动轴的车门关闭转动角速度的施加载荷;
采用显式分析法求解所述分析模型,获得第二信息,所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息;
根据所述第二信息中的所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息生成所述汽车车身、车门及相关零部件的疲劳寿命曲线;
基于所述疲劳寿命曲线,确定所述汽车车身、车门及相关零部件的寿命值。
2.根据权利要求1所述的寿命获取方法,其特征在于,所述建立汽车车身、车门及相关零部件CAD几何模型,包括:
在三维软件中,建立所有所述CAD几何模型,并将所述CAD几何模型按设计状态建立所有零部件间的安装位置关系,所述车门相对于车身处于微开位置。
3.根据权利要求1所述的寿命获取方法,其特征在于,所述根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型,包括:
在有限元前处理软件中,对所述CAD几何模型进行离散化处理,以得到可用于有限元求解的网格模型。
4.一种汽车车门猛关的寿命获取系统,其特征在于,可以在无汽车实物条件下获取汽车车身、车门及相关零部件在猛关工况下的疲劳寿命,包括:
汽车模型建立模块,用于建立汽车车身、车门及相关零部件的CAD几何模型,将所述CAD几何模型发送到网格模型建立模块,所述车门处于微开状态;
所述网格模型建立模块,用于根据所述CAD几何模型建立可用于有限元求解的网格模型,将所述网格模型发送到分析模型建立模块;
所述分析模型建立模块,用于基于所述网格模型定义满足有限元求解的第一信息,建立分析模型,将所述分析模型发送到第二信息生成模块,所述第一信息包括连接信息、所述汽车车身、车门及相关零部件的材料特性信息、边界约束信息、接触关系与接触类型信息及工况载荷信息;其中,所述连接信息包括所述车门与所述汽车车身通过铰链连接,所述车门能够相对于所述汽车车身以铰链转动轴线为转动轴进行转动;所述材料特性信息包括所述车门中钣金件的材料属性为弹塑性本构模型;所述边界约束信息包括所述汽车车身的截断面的约束类型为全约束;所述接触关系与接触类型信息包括所述接触关系为锁棘轮与锁扣接触,棘轮与棘爪接触,车门内板与减震块接触;所述接触类型为自适应接触;所述工况载荷信息包括对所述车门施加以铰链转动轴线为转动轴的车门关闭转动角速度的施加载荷;
所述第二信息生成模块,用于采用显式分析法求解所述分析模型,获得第二信息,将所述第二信息发送到第二信息求解模块;所述第二信息包括所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息;
所述第二信息求解模块,用于根据所述第二信息中的所述汽车车身、车门及相关零部件的应力、应变信息及内部能量变化信息生成所述汽车车身、车门及相关零部件的疲劳寿命曲线;基于所述疲劳寿命曲线,确定所述汽车车身、车门及相关零部件的寿命值。
5.根据权利要求4所述的寿命获取系统,其特征在于,所述网格模型建立模块用于在有限元前处理软件中,对所述CAD几何模型进行离散化处理,以得到可用于有限元求解的网格模型。
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