CN110765549A - 一种汽车铸件结构应力分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及汽车铸件结构应力分析方法及系统，方法包括导入铸件数模；对所述数模进行模流分析获得模流分析模型，获得模流分析模型各单元的SDAS值；根据所述SDAS值换算出修正系数；将所述模流分析模型各单元的空间坐标对应到所述数模，根据所述空间坐标找取所述数模空间位置中最接近所述模流分析模型各单元的位置的单元集合获得结构分析模型；将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型；针对所述修正分析模型进行应力分析。本发明将模流分析结果中的SDAS值作为基础，依照工艺条件换算材料强度的修正系数，并导入结构分析模型，能够体现铝合金低压铸造实际的工艺性与材料特性，提高结构分析的准确性，进而提升重量优化的空间。
Description
技术领域
本申请涉及低压金属铸造工艺技术领域，尤其是涉及一种汽车铸件结构应力分析方法及系统。
背景技术
轻量化是汽车产业近年与未来所面对的重要议题。由于铝合金的优质特性，铝合金的运用在汽车零件中形成趋势，其优点包括重量轻、强度高等。铸造工艺是常见的铝合金零件开发、量产方式。针对铝合金铸造产品进行产品设计时，需要针对结构特征做刚性、强度、疲劳等结构分析。传统的分析方法中，赋予的待分析材料特性为均质，无法体现实际铸造时具有的材料偏差等问题，忽略残余应力和SDAS的影响容易导致分析效率差，分析结果不准确，影响分析工作的效率和实际产品的材料特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中铝合金铸造设计结构分析时分析效果差的不足，从而提供一种汽车铸件结构应力分析方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种汽车铸件结构应力分析方法，包括：
导入铸件数模；
对所述数模进行模流分析获得模流分析模型，获得模流分析模型各单元的SDAS值；
根据所述SDAS值换算出修正系数；
将所述模流分析模型各单元的空间坐标对应到所述数模，根据所述空间坐标找取所述数模空间位置中最接近所述模流分析模型各单元的位置的单元集合获得结构分析模型；
将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型；
针对所述修正分析模型进行应力分析。
在其中一个实施例中，根据所述SDAS值换算出修正系数的步骤具体包括：
所述SDAS值与所述修正系数负相关。
在其中一个实施例中，所述SDAS大于等于0且小于35时所述修正系数为1，所述SDAS大于等于35且小于50时所述修正系数为0.9，所述SDAS大于等于50时所述修正系数为0.75。
在其中一个实施例中，将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型的步骤具体包括：
所述材料强度包括材料抗拉强度和屈服强度，所述抗拉强度和屈服强度乘以所述修正系数后导入所述结构分析模型各单元的材料特性，获得所述修正分析模型。
在其中一个实施例中，针对所述修正分析模型进行应力分析的步骤具体包括：
所述应力分析包括结构刚性、强度和疲劳度分析。
一种汽车铸件结构应力分析系统，包括：
输入模块，用于导入铸件数模；
模流分析模块，用于对所述数模进行模流分析获得模流分析模型，获得模流分析模型各单元的SDAS值；
计算模块，用于根据所述SDAS值换算出修正系数；
结构分析模块，用于将所述模流分析模型各单元的空间坐标对应到所述数模，根据所述空间坐标找取所述数模空间位置中最接近所述模流分析模型各单元的位置的单元集合获得结构分析模型；
修正模块，用于将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型；
应力分析模块，用于针对所述修正分析模型进行应力分析。
在其中一个实施例中，所述计算模块根据所述SDAS值换算所述修正系数时，所述SDAS值与所述修正系数负相关。
在其中一个实施例中，所述SDAS大于等于0且小于35时所述修正系数为1，所述SDAS大于等于35且小于50时所述修正系数为0.9，所述SDAS大于等于50时所述修正系数为0.75。
在其中一个实施例中，所述修正模块将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型时，所述材料强度包括材料抗拉强度和屈服强度，所述抗拉强度和屈服强度乘以所述修正系数后导入所述结构分析模型各单元的材料特性，获得所述修正分析模型。
在其中一个实施例中，所述应力分析模块针对所述修正分析模型进行应力分析时，所述应力分析包括结构刚性、强度和疲劳度分析。
本发明的有益效果是：本发明将模流分析结果中的SDAS值作为基础，依照工艺条件换算材料强度的修正系数，并导入结构分析模型，能够体现铝合金低压铸造实际的工艺性与材料特性，提高结构分析的准确性，进而提升重量优化的空间；透过坐标找取接近单元的方式，模流分析与结构分析的网格不须完全一样，只需要整体的对象保持原坐标系，在结构分析的模型中还可以调整、细分网格，大幅增加了分析效率以及工作弹性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
图1是本申请汽车铸件结构应力分析方法实施例的流程示意图；
图2是本申请汽车铸件结构应力分析系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。
请参考图1，本发明的汽车铸件结构应力分析方法，包括以下步骤：
步骤S1、导入铸件数模；
步骤S2、对数模进行模流分析获得模流分析模型，获得模流分析模型各单元的SDAS值；
步骤S3、根据SDAS值换算出修正系数；
步骤S4、将模流分析模型各单元的空间坐标对应到数模，根据空间坐标找取数模空间位置中最接近模流分析模型各单元的位置的单元集合获得结构分析模型；
步骤S5、将结构分析模型各单元的材料强度乘以修正系数获得修正分析模型；
步骤S6、针对修正分析模型进行应力分析。
其中，在步骤S1中，铸件数模可以是低压铝合金铸件数字模型，由于铸件数模的生成已经是成熟的技术，本发明不再详述，本领域技术人员可以参照目前的建模技术来完成。步骤S2中，SDAS指二次枝晶臂间距，SDAS指的是二次枝晶臂之间的距离，是铸造铝合金一个重要的结构特征。模流分析是指运用数据模拟软件，通过电脑完成铸造成型的模拟仿真，模拟模具铸造的过程，得出一些数据结果，通过这些结果对模具的方案可行性进行评估，完善模具设计方案及产品设计方案。模流凝固充填分析常用软件有Moldflow、Moldex3D、PROCAST、FLOW3D等。
在步骤S3中，SDAS大于等于0且小于35时修正系数为1，SDAS大于等于35且小于50时修正系数为0.9，SDAS大于等于50时修正系数为0.75。如SDAS为45时，修正系数为0.9。
在步骤S4中，将模流分析模型各单元的空间坐标与数模相对应，依据对应单元的方法，进而根据空间坐标找到和获取结构分析模型空间位置中最接近模流分析模型各单元的位置的单元，根据单元集合获得结构分析模型。
步骤S6中将针对修正分析模型进行应力分析。应力分析为分析和求解机械零件和构件等物体内各单元的应力和应力分布的方法，是领域内常见的分析方法，不再赘述。
在本实施例中，模型单元的对应方式是采用空间坐标的找点方式寻找到最接近单元，接着导入修正系数修正结构分析模型单元的材料特性。透过坐标找取接近单元的方式，模流分析与结构分析的网格不须完全一样，只需要整体的对象保持原坐标系。用户在结构分析的模型中还是可以调整网格、细分网格，大幅增加了用户的分析效率以及工作弹性。
在本实施例中，SDAS与材料强度有负相关，实施例将模流分析结果中的SDAS值作为基础，依照使用者的工艺条件，换算材料强度的修正系数，并导入结构分析模型，如此能够体现实际低压铸造的工艺性与材料特性，提高结构分析的准确性，进而提升重量优化的空间。
发明原理：采用抗拉强度与屈服强度进行结构分析时，使用者输入材料参数，而结构分析软件在分析运算时，会依照材料参数与材料曲线去赋予结构分析单元来进行应力应变的运算。而传统分析方式并无法考虑到铸造过程的铸造性，所以传统的结构分析单元都是以相同的抗拉强度与屈服强度进行分析。藉由本发明实施例能够有效的依照铸造模流分析输出，通过修正系数的方式，调整部分单元的材料特性，使得结构分析所找取的材料参数经过修正后能更准确模拟仿真，准确获得结构分析的应力应变结果。即以均质材料参数乘以修正系数获得预测实际材料参数。
预测实际材料参数透过结构分析运算->结构分析应力结果。
在其中一个实施例中，利用PROCAST输出SDAS值，经过换算得到修正系数导入ABAQUS结构分析模型，作为材料强度的修正系数。
在其中一个实施例中，根据SDAS值换算出修正系数的步骤具体包括：SDAS值与修正系数负相关。SDAS值越大，修正系数越小。此修正系数与用来修正材料参数中的抗拉、屈服强度等，以体现材料工艺的实际性。
在其中一个实施例中，SDAS大于等于0且小于35时修正系数为1，SDAS大于等于35且小于50时修正系数为0.9，SDAS大于等于50时修正系数为0.75。如SDAS为45时，修正系数为0.9。
在其中一个实施例中，将结构分析模型各单元的材料强度乘以修正系数获得修正分析模型的步骤具体包括：材料强度包括材料抗拉强度和屈服强度，抗拉强度和屈服强度乘以修正系数后导入结构分析模型各单元的材料特性，获得修正分析模型。抗拉强度是金属由均匀塑性形变向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力；屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，也就是抵抗微量塑性变形的应力。结构分析模型经过修正，可以减少实际铸造存在的材料偏差对应力分析的影响。
在其中一个实施例中，针对修正分析模型进行应力分析的步骤具体包括：应力分析包括结构刚性、强度和疲劳度分析。
请参考图2，本发明实施例还提供一种汽车铸件结构应力分析系统，能够实现上述实施例提供的方法的全部流程，包括：
输入模块10，用于导入铸件数模；
模流分析模块20，用于对数模进行模流分析获得模流分析模型，获得模流分析模型各单元的SDAS值；
计算模块30，用于根据SDAS值换算出修正系数；
结构分析模块40，用于将模流分析模型各单元的空间坐标对应到数模，根据空间坐标找取数模空间位置中最接近模流分析模型各单元的位置的单元集合获得结构分析模型；
修正模块50，用于将结构分析模型各单元的材料强度乘以修正系数获得修正分析模型；
应力分析模块60，用于针对修正分析模型进行应力分析。
在其中一个实施例中，计算模块20根据SDAS值换算修正系数时，SDAS值与修正系数负相关。
在其中一个实施例中，SDAS大于等于0且小于35时修正系数为1，SDAS大于等于35且小于50时修正系数为0.9，SDAS大于等于50时修正系数为0.75。如SDAS为45时，修正系数为0.9。
在其中一个实施例中，修正模块50将结构分析模型各单元的材料强度乘以修正系数获得修正分析模型时，材料强度包括材料抗拉强度和屈服强度，抗拉强度和屈服强度乘以修正系数后导入结构分析模型各单元的材料特性，获得修正分析模型。
在其中一个实施例中，应力分析模块60针对修正分析模型进行应力分析时，应力分析包括结构刚性、强度和疲劳度分析。
本发明的有益效果是：本发明将模流分析结果中的SDAS值作为基础，依照工艺条件换算材料强度的修正系数，并导入结构分析模型，能够体现铝合金低压铸造实际的工艺性与材料特性，提高结构分析的准确性，进而提升重量优化的空间；透过坐标找取接近单元的方式，模流分析与结构分析的网格不须完全一样，只需要整体的对象保持原坐标系，在结构分析的模型中还可以调整、细分网格，大幅增加了分析效率以及工作弹性。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种汽车铸件结构应力分析方法，其特征在于，包括：
导入铸件数模；
对所述数模进行模流分析获得模流分析模型，获得模流分析模型各单元的SDAS值；
根据所述SDAS值换算出修正系数；
将所述模流分析模型各单元的空间坐标对应到所述数模，根据所述空间坐标找取所述数模空间位置中最接近所述模流分析模型各单元的位置的单元集合获得结构分析模型；
将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型；
针对所述修正分析模型进行应力分析。
2.根据权利要求1所述的汽车铸件结构应力分析方法，其特征在于，根据所述SDAS值换算出修正系数的步骤具体包括：
所述SDAS值与所述修正系数负相关。
3.根据权利要求2所述的汽车铸件结构应力分析方法，其特征在于，所述SDAS大于等于0且小于35时所述修正系数为1，所述SDAS大于等于35且小于50时所述修正系数为0.9，所述SDAS大于等于50时所述修正系数为0.75。
4.根据权利要求1所述的汽车铸件结构应力分析方法，其特征在于，将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型的步骤具体包括：
所述材料强度包括材料抗拉强度和屈服强度，所述抗拉强度和屈服强度乘以所述修正系数后导入所述结构分析模型各单元的材料特性，获得所述修正分析模型。
5.根据权利要求1所述的汽车铸件结构应力分析方法，其特征在于，针对所述修正分析模型进行应力分析的步骤具体包括：
所述应力分析包括结构刚性、强度和疲劳度分析。
6.一种汽车铸件结构应力分析系统，其特征在于，包括：
输入模块，用于导入铸件数模；
模流分析模块，用于对所述数模进行模流分析获得模流分析模型，获得模流分析模型各单元的SDAS值；
计算模块，用于根据所述SDAS值换算出修正系数；
结构分析模块，用于将所述模流分析模型各单元的空间坐标对应到所述数模，根据所述空间坐标找取所述数模空间位置中最接近所述模流分析模型各单元的位置的单元集合获得结构分析模型；
修正模块，用于将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型；
应力分析模块，用于针对所述修正分析模型进行应力分析。
7.根据权利要求6所述的汽车铸件结构应力分析系统，其特征在于，所述计算模块根据所述SDAS值换算所述修正系数时，所述SDAS值与所述修正系数负相关。
8.根据权利要求7所述的汽车铸件结构应力分析系统，其特征在于，所述SDAS大于等于0且小于35时所述修正系数为1，所述SDAS大于等于35且小于50时所述修正系数为0.9，所述SDAS大于等于50时所述修正系数为0.75。
9.根据权利要求6所述的汽车铸件结构应力分析系统，其特征在于，所述修正模块将所述结构分析模型各单元的材料强度乘以所述修正系数获得修正分析模型时，所述材料强度包括材料抗拉强度和屈服强度，所述抗拉强度和屈服强度乘以所述修正系数后导入所述结构分析模型各单元的材料特性，获得所述修正分析模型。
10.根据权利要求6所述的汽车铸件结构应力分析系统，其特征在于，所述应力分析模块针对所述修正分析模型进行应力分析时，所述应力分析包括结构刚性、强度和疲劳度分析。
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