CN111695236A - 一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法 - Google Patents

一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111695236A
CN111695236A CN202010354446.XA CN202010354446A CN111695236A CN 111695236 A CN111695236 A CN 111695236A CN 202010354446 A CN202010354446 A CN 202010354446A CN 111695236 A CN111695236 A CN 111695236A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compartment cover
engine compartment
air pressure
engine
pressure load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010354446.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111695236B (zh
Inventor
龚益玲
陈瑜
郑宁昆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAIC Volkswagen Automotive Co Ltd
Original Assignee
SAIC Volkswagen Automotive Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAIC Volkswagen Automotive Co Ltd filed Critical SAIC Volkswagen Automotive Co Ltd
Priority to CN202010354446.XA priority Critical patent/CN111695236B/zh
Publication of CN111695236A publication Critical patent/CN111695236A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111695236B publication Critical patent/CN111695236B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Superstructure Of Vehicle (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其基于有限元计算软件搭建模型，建立了准确的汽车发动机舱盖的有限元模型，通过提取发动机舱盖外板的内侧和外侧的空气压力分布，并通过单元压力映射的方式将其投影在发动机舱盖外板的所有单元上，以作为发动机舱盖抖动模拟分析的空气压力载荷，极大程度地提高了模型的运算精准度，能够准确对实验结果进行预测，判断发动机舱盖是否满足抖动性能设计要求，非常有利于节约样车成本，大大提高了汽车的研发效率。采用本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法可以高效、低成本地通过有限元模拟的方法进行多种发动机舱盖设计方案的验证，从而进行多种虚拟方案的优选。

Description

一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法
技术领域
本发明涉及一种模拟分析方法，尤其涉及一种发动机舱盖抖动模拟分析方法。
背景技术
随着全球行人保护的标准以及车辆燃油的经济性变得更加严苛，为了尽量降低头部和腿部的伤害，并且满足新的燃油经济性和排放标准，汽车制造商越来越多的使用更轻的非传统材料来设计发动机舱盖，以便更有效地吸收碰撞能量，从而降低车辆的重量和油耗。但是这些柔性设计会导致汽车的发动机舱盖对空气压力载荷的敏感性增加，使得舱盖在各种公路行驶条件下存在越发严重的变形和抖动问题。
由于目前无法准确地通过模拟仿真计算预测汽车发动机舱盖在高速行驶过程中的抖动问题，发动机舱盖的抖动验证只能通过实车高速道路试验进行主观评价。整车高速道路试验通常周期较长，并且为了防止用户因为误操作引起发动机舱盖在高速道路上掀起引发事故，试验人员需要同时测试发动机舱盖在一级解锁状态下，车速临界于速度极限时的舱盖抬升力是否会引起锁扣失效。
因此，如何通过模拟仿真分析计算来高效、准确地预测在高速道路上车辆发动机舱盖的抖动问题，在设计阶段对该抖动进行定量分析，从而严格控制设计前期发动机舱盖的抖动性能，避免开发后期优化修模产生的费用成本和时间成本；并且及早预测发动机舱盖在高速行驶中锁扣处于一级解锁状态时，舱盖抬升力是否会引起锁扣失效，从而引发舱盖掀起的风险，有效避免测试人员在试验中意外受到伤害，提高整车开发流程的效率仍然是一个具有挑战性的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，该基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，基于PowerFLOW，NASTRAN和PAMCRASH有限元计算软件搭建模型，建立了准确的汽车发动机舱盖的有限元模型，极大程度地提高了模型的运算精准度，能够准确对实验结果进行预测，非常有利于节约样车成本，大大提高了汽车的研发效率。
为了实现上述目的，本发明提出了一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其包括步骤：
S1：建立发动机舱盖的三维模型；
S2：基于所述三维模型建立发动机舱盖的有限元模型，所述发动机舱盖的有限元模型包括：发动机舱盖内板、发动机舱盖外板、铰链、发动机舱盖缓冲垫、锁钩、锁钩缓冲垫、发动机舱盖内板密封条和胶水；
S3：建立连接和边界条件；
S4：提取所述发动机舱盖外板的内侧和外侧的空气压力分布，并通过单元压力映射的方式将其投影在发动机舱盖外板的所有单元上，以作为发动机舱盖抖动模拟分析的空气压力载荷；
S5：对所述锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Z轴移动、Y轴转动和Z轴转动四自由度约束，并对发动机舱盖施加重力准静态加载，并基于此计算发动机舱盖的第一变形结果；
S6：基于所述第一变形结果，对锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Y轴转动和Z轴转动三自由度约束，并且对发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的弹簧单元的近舱盖端施加轴向弹性力加载，并基于此计算发动机舱盖的第二变形结果；
S7：基于所述第二变形结果，对锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Y轴转动和Z轴转动三自由度约束，并且对发动机舱盖外板的内侧、外侧施加所述空气压力载荷，并基于此进行发动机舱盖的模态计算和发动机舱盖的第三变形结果的计算；
S8：基于步骤S5、S6和S7的计算，获取：发动机舱盖的有限元模型的固有频率值；发动机舱盖外板在步骤S5与步骤S6的计算后的单元节点的最大全局坐标z向位移差值，并将其作为发动机舱盖外板的最大静平衡位移；发动机舱盖外板在步骤S6与步骤S7的计算后的单元节点的最大全局坐标z向位移差值，并将其作为发动机舱盖外板的最大风压位移；发动机舱盖锁扣处的抬升力及局部应变；
S9：将所述固有频率值、最大静平衡位移、最大风压位移、发动机舱盖锁扣处的抬升力以及局部应变分别与设定的相应目标值进行对比，以判断发动机舱盖是否满足抖动性能设计要求。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，步骤S1还包括：对所述发动机舱盖三维模型进行几何清理。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，步骤S2包括：对发动机舱盖内板、发动机舱盖外板、铰链和锁钩进行壳网格划分，并赋予材料及厚度属性；使用六面体网格建立胶水模型并赋予材料属性；使用弹簧单元建立发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的有限元模型。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，步骤S3包括：所述铰链的动臂与发动机舱盖内板之间使用刚性连接，所述发动机舱盖内板与发动机舱盖外板之间在翻边处通过绑定约束连接，所述发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的弹簧单元近舱盖端与发动机舱盖内板之间使用刚性连接，胶水与发动机舱盖内板、发动机舱盖外板、铰链和锁钩之间采用共节点的方式连接；向铰链的车身侧静臂及发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的弹簧单元的近车身端施加边界条件约束。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，所述边界条件约束为六自由度约束。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，在步骤S4中，从整车空气动力模拟分析或风洞试验中提取发动机舱盖外板的内侧和外侧空气压力分布。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，在步骤S4中，所述空气压力载荷为瞬态压力曲线。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，所述发动机舱盖处于安装状态下的关闭位置。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，所述发动机舱盖处于安装状态下的一级解锁状态位置，所述一级解锁状态位置为发动机舱盖沿铰链轴抬起1-2.5°。
进一步地，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，步骤S7还包括在铰链的车身侧和锁钩上加载车身路谱加速度曲线，并基于此和施加的所述空气压力载荷，进行发动机舱盖的模态计算和发动机舱盖的第三变形结果的计算。
在上述技术方案中，步骤S7在对发动机舱盖外板内、外侧施加空气压力载荷的同时，还可以在车身侧铰链和锁钩加载车身路谱加速度曲线，用以模拟车辆在路面高速行驶时候的抖动。基于车身路谱加速度曲线和施加空气压力载荷，进行发动机舱盖的模态计算和发动机舱盖的第三变形结果的计算，可以大大提高计算的精确度。
本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法相较于现有技术具有如下所述的优点和有益效果：
(1)本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，可以大幅提升汽车在高速道路上发动机舱盖的抖动分析的准确度，并且能够同时考虑车身载荷，进行复杂路况的发动机舱盖抖动分析。
(2)本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法可以在设计阶段对抖动工况进行定量分析，能够避免发动机舱盖的抖动验证只能通过实车高速道路试验进行主观评价，其精准程度受到试验人员自身经验水平的影响。
(3)本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法可以高效、低成本地进行多种发动机舱盖设计方案的验证从而进行多种虚拟方案的优选，在设计前期确保发动机舱盖设计满足抖动性能目标，避免通过整车高速道路试验进行验证，有效减少了修模甚至报废模具的时间成本和费用成本。
(4)本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法可以极大程度的避免试验人员在发动机舱盖处于一级解锁状态的高速道路实验中，因前发动机舱盖掀起受到人身伤害。
本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动分析方法，通过使用弹簧单元(SPRING)建立发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条模型，准确模拟在整车模型中车身通过缓冲垫和密封条对发动机舱盖产生的支撑力，并结合整车空气动力模拟或风洞试验获得准确的发动机舱盖内外表面空气压力载荷，极大程度地提高了模型的运算精准度。
由此可见，基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动分析方法，极大程度地提高了模型的运算精准度，实验预测的准确度高，非常有利于节约样车成本，大大提高了汽车的研发效率。
附图说明
图1为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下的流程示意图。
图2为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下的发动机舱盖结构分解示意图。
图3为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下的发动机舱盖处于关闭位置的结构示意图。
图4为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下发动机舱盖有限元模型的建立(步骤S2)的流程示意图。
图5为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下有限元模型建立连接和边界条件(步骤S3)的流程示意图。
图6为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下后处理分析(步骤S8)的流程示意图。
图7为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下发动机舱盖的一个壳单元的瞬态风压加载曲线示意图。
图8为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下发动机舱盖的一个单元节点的瞬态位移曲线与试验测试曲线对比示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
图1为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下的流程示意图。
如图1所示，本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法可以采用如下步骤：
S1：建立汽车发动机舱盖三维模型，将汽车发动机舱盖三维模型导入有限元软件中，对汽车发动机舱盖三维模型进行几何清理。
S2：建立汽车发动机舱盖的有限元模型，建立的汽车发动机舱盖的有限元模型可以包括：发动机舱盖内板、发动机舱盖外板、铰链、发动机舱盖缓冲垫、锁钩、锁钩缓冲垫、发动机舱盖内板密封条和胶水。
当然，在一些其他的实施方式中，汽车发动机舱盖的有限元模型还可以包括：铰链加强板和锁钩加强板，这些加强板可以焊接和涂胶的方式与发动机舱盖内板相连。
S3：建立连接和边界条件。
S4：提取发动机舱盖外板的内侧和外侧的空气压力分布，并通过单元压力映射的方式将其投影在发动机舱盖外板的所有单元上，以作为发动机舱盖抖动模拟分析的空气压力载荷。
需要说明的是，在步骤S4中，空气压力载荷为瞬态压力曲线，其单位为帕(Pa)。
此外，在步骤S4中，可以从整车空气动力模拟分析或风洞试验中提取发动机舱盖外板的内侧和外侧空气压力分布。空气压力分布可以根据伯努利方程得出，上述空气压力分布可以根据伯努利方程得出，其与气流相对于车辆的速度v(其单位参量为mm/ms)关系如下：
Figure BDA0002472993490000061
其中，Wp表示空气压力分布，r为空气密度。在标准状态下，即气压为10130Pa，温度为15℃的标准环境下，其空气密度r＝0.01225kN/m3，g＝0.00981mm/ms2。
S5：对锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Z轴移动、Y轴转动和Z轴转动四自由度约束，并对发动机舱盖施加重力准静态加载，并基于此计算发动机舱盖的第一变形结果。
在步骤S5中，重力加载为重力加速度，加载方向为全局坐标系R的Z方向(如图3所示)，大小为g＝0.00981mm/ms2。
S6：基于所述第一变形结果，对锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Y轴转动和Z轴转动三自由度约束，并且对发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的弹簧单元的近舱盖端施加轴向弹性力加载，并基于此计算发动机舱盖的第二变形结果。
在步骤6中，弹性力加载的公式为：F＝k*d。其中，k为弹簧轴向刚度，其单位为千牛每毫米(kN/mm)；d为弹簧轴向压缩位移值，其单位为毫米(mm)；F为加载点上的载荷，其单位为千牛(kN)。
在本实施方式中，发动机舱盖缓冲垫整体刚度k1＝1.1kN/mm，锁钩缓冲垫整体刚度k2＝2.5kN/mm，发动机舱盖内板密封条弹性力加载k3＝n*k3′。其中，上式中的k3为发动机舱盖内板密封条整体刚度，取值范围为0.1～3.5kN/mm，k3’为用以模拟密封条的弹簧单元的刚度，n为用以模拟密封条的弹簧单元的数目，本实施方式中k3’＝0.0013kN/mm，n＝147，k3＝0.19kN/mm。
S7：基于所述第二变形结果，对锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Y轴转动和Z轴转动三自由度约束，并且对发动机舱盖外板的内侧、外侧施加所述空气压力载荷，并基于此进行发动机舱盖的模态计算和发动机舱盖的第三变形结果的计算；
在步骤S7中，在对发动机舱盖外板内、外侧施加空气压力载荷的同时，还可以在车身侧铰链和锁钩加载车身路谱加速度曲线，用以模拟车辆在路面高速行驶时候的抖动，基于车身路谱加速度曲线和施加空气压力载荷，进行发动机舱盖的模态计算和发动机舱盖的第三变形结果的计算，能够大大提高计算的精确度。
S8：基于步骤S5、S6和S7的计算，获取：发动机舱盖的有限元模型的固有频率值；发动机舱盖外板在步骤S5与步骤S6的计算后的单元节点的最大全局坐标z向位移差值，并将其作为发动机舱盖外板的最大静平衡位移；发动机舱盖外板在步骤S6与步骤S7的计算后的单元节点的最大全局坐标z向位移差值，并将其作为发动机舱盖外板的最大风压位移；发动机舱盖锁扣处的抬升力及局部应变；
S9：将所述固有频率值、最大静平衡位移、最大风压位移、发动机舱盖锁扣处的抬升力以及局部应变分别与设定的相应目标值进行对比，以判断发动机舱盖是否满足抖动性能设计要求。
需要注意的是，在本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中，发动机舱盖在安装状态下可以包括关闭位置和一级解锁状态位置。其中，发动机舱盖模型处于一级解锁状态位置时，发动机舱盖沿铰链轴抬起1-2.5°，例如在某些实施方式下抬起1.2°。
图2为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下的发动机舱盖结构分解示意图。
图3为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下的发动机舱盖处于关闭位置的结构示意图。
如图2和图3所示，在本实施方式中，发动机舱盖包括：发动机舱盖内板1、发动机舱盖外板2、铰链3、发动机舱盖缓冲垫4、锁钩5、锁钩缓冲垫6、发动机舱盖内板密封条7和胶水8。其中，铰链3包括铰链的动臂31和铰链的车身侧静臂32。
在本实施方式中，图3中标号A为弹簧单元(SPRING)近舱盖端，标号A’为弹簧单元(SPRING)近车身端。
需要说明的是，在图3中，针对发动机舱盖总图建立了全局坐标系R，在全局坐标系R中，x轴为车头指向车尾水平方向，y轴位于整车宽度水平方向,z轴方向为垂直于地面指向车顶方向。
此外，针对锁钩5建立了局部坐标系R’，在锁钩5的局部坐标系R’中：x’轴为沿锁钩5运动方向，y’轴对应全局坐标系R的y方向，z’轴为垂直于锁钩5的运动平面。
图4为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下发动机舱盖有限元模型的建立(步骤S2)的流程示意图。
如图4所示，在本实施方式中，本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中发动机舱盖有限元模型的建立可以采用如下步骤：
S21：通过对钣金件发动机舱盖内板1、发动机舱盖外板2、车身侧铰链3、锁钩5的几何数据抽取中性面。
S22：对中性面进行壳网格划分，并赋予材料及厚度属性。
S23：使用六面体网格建立胶水8模型并赋予弹性材料属性。
S24：使用弹簧单元(SPRING)建立发动机舱盖缓冲垫4、锁钩缓冲垫6、和发动机舱盖内板密封条7有限元模型。
图5为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下有限元模型建立连接和边界条件(步骤S3)的流程示意图。
如图5所示，在本实施方式中，本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中建立连接和边界条件可以采用如下步骤：
S31：铰链的动臂31与发动机舱盖内板1之间使用刚性连接。
S32：发动机舱盖内板1与发动机舱盖外板2之间在翻边处通过绑定约束(TIED)连接。
S33：发动机舱盖缓冲垫4、锁钩缓冲垫6和发动机舱盖内板密封条7的弹簧单元(SPRING)近舱盖端与发动机舱盖内板1之间使用刚性连接。
S34：胶水8与钣金件之间采用共节点的方式连接。
在步骤S34中，需要说明的是，钣金件可以包括发动机舱盖内板、发动机舱盖外板、铰链和锁钩。
S35：向铰链的车身侧静臂32及发动机舱盖缓冲垫4、锁钩缓冲垫6和发动机舱盖内板密封条的弹簧单元(SPRING)近车身端A’施加六自由度边界条件约束。
图6为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下后处理分析(步骤S8)的流程示意图。
如图6所示，在本实施方式中，本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法中步骤S8可以采用如下步骤：
S81：获取发动机舱盖外板在步骤S5计算后单元节点的最大全局坐标z向位移d5。
S82：获取发动机舱盖外板在步骤S6计算后单元节点的最大全局坐标z向位移d6。
S83：获取发动机舱盖外板在步骤S7计算后单元节点的最大全局坐标z向位移d7。
S84：计算每个单元节点的静平衡位移：Δstatic＝d6-d5。
S85：计算每个单元节点的风压位移：Δdynamic＝d7-d6。
S86：获取发动机舱盖外板最大静平衡位移Δstaticmax；获取发动机舱盖外板最大动位移Δdynamicmax；基于有限元仿真结果，获取发动机舱盖的有限元模型的固有频率值；获取发动机舱盖锁扣处的抬升力及局部应变。图7为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下发动机舱盖的一个壳单元的瞬态风压加载曲线示意图。
如图7所示，图7示意性地显示了本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下，步骤S4中发动机舱盖的一个壳单元的瞬态压力曲线(空气压力载荷)。
图8为本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法在一种实施方式下发动机舱盖的一个单元节点的瞬态位移曲线与试验测试曲线对比示意图。
如图8所示，在本实施方式中，本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法的发动机舱盖处于关闭位置时，由空气压力载荷引起的发动机舱盖最大位移1.38mm与测量值1.21mm相比，预测准确率能够达到70％-85％。由此可见，本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法可以高效、低成本地进行多种发动机舱盖设计方案的验证，从而可以进行多种虚拟方案的优选，在设计前期确保发动机舱盖设计满足抖动性能目标，避免通过整车高速道路试验进行验证，显著地提高了车辆自主研发的效率，节约了研发成本。
需要说明的是，在一些其他的实施方式中，发动机舱盖也可以处于一级解锁状态位置，发动机舱盖处于一级解锁状态位置时，同样可以采用本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法进行分析测试。当发动机舱盖处于一级解锁状态位置时，在本发明所述的步骤S8中，可以获取相应发动机舱盖锁扣处的抬升力及局部应变，并可以在步骤S9中，将计算得到的计算值与设定的相应目标值进行对比，从而可以有效考察发动机舱盖锁钩处是否存在失效风险并进行设计优化。由此可见，本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法还可以有效用于评价发动机舱盖处于一级解锁状态下由空气压力载荷引起的发动机舱盖抬升，可以在设计阶段预测锁钩在极限空气压力下的失效风险，极大程度的避免试验人员在发动机舱盖处于一级解锁状态的高速道路实验中因前发动机舱盖掀起受到人身伤害。
综上所述可以看出，本发明所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，实验预测的准确度高，非常有利于节约样车成本，可以大大提高研发效率。其通过使用弹簧单元(SPRING)建立发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条模型，准确模拟在整车模型中车身通过缓冲垫和密封条对发动机舱盖产生的支撑力，并结合整车空气动力模拟或风洞试验获得准确的发动机舱盖内外表面空气压力载荷，极大程度地提高了模型的运算精准度。采用本发明所述方法可以高效、低成本地通过有限元模拟的方法进行多种发动机舱盖设计方案的验证，从而进行多种虚拟方案的优选，在设计阶段对抖动工况进行定量分析，能够有效避免发动机舱盖的抖动验证只能通过实车高速道路试验进行主观评价，其精准程度受到试验人员自身经验水平的影响的问题。
需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，包括步骤：
S1：建立发动机舱盖的三维模型；
S2：基于所述三维模型建立发动机舱盖的有限元模型，所述发动机舱盖的有限元模型包括：发动机舱盖内板、发动机舱盖外板、铰链、发动机舱盖缓冲垫、锁钩、锁钩缓冲垫、发动机舱盖内板密封条和胶水；
S3：建立连接和边界条件；
S4：提取所述发动机舱盖外板的内侧和外侧的空气压力分布，并通过单元压力映射的方式将其投影在发动机舱盖外板的所有单元上，以作为发动机舱盖抖动模拟分析的空气压力载荷；
S5：对所述锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Z轴移动、Y轴转动和Z轴转动四自由度约束，并对发动机舱盖施加重力准静态加载，并基于此计算发动机舱盖的第一变形结果；
S6：基于所述第一变形结果，对锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Y轴转动和Z轴转动三自由度约束，并且对发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的弹簧单元的近舱盖端施加轴向弹性力加载，并基于此计算发动机舱盖的第二变形结果；
S7：基于所述第二变形结果，对锁钩施加局部坐标系的Y轴移动、Y轴转动和Z轴转动三自由度约束，并且对发动机舱盖外板的内侧、外侧施加所述空气压力载荷，并基于此进行发动机舱盖的模态计算和发动机舱盖的第三变形结果的计算；
S8：基于步骤S5、S6和S7的计算，获取：发动机舱盖的有限元模型的固有频率值；发动机舱盖外板在步骤S5与步骤S6的计算后的单元节点的最大全局坐标z向位移差值，并将其作为发动机舱盖外板的最大静平衡位移；发动机舱盖外板在步骤S6与步骤S7的计算后的单元节点的最大全局坐标z向位移差值，并将其作为发动机舱盖外板的最大风压位移；发动机舱盖锁扣处的抬升力及局部应变；
S9：将所述固有频率值、最大静平衡位移、最大风压位移、发动机舱盖锁扣处的抬升力以及局部应变分别与设定的相应目标值进行对比，以判断发动机舱盖是否满足抖动性能设计要求。
2.如权利要求1所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，步骤S1还包括：对所述发动机舱盖三维模型进行几何清理。
3.如权利要求1所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，步骤S2包括：对发动机舱盖内板、发动机舱盖外板、铰链和锁钩进行壳网格划分，并赋予材料及厚度属性；使用六面体网格建立胶水模型并赋予材料属性；使用弹簧单元建立发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的有限元模型。
4.如权利要求3所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，步骤S3包括：所述铰链的动臂与发动机舱盖内板之间使用刚性连接，所述发动机舱盖内板与发动机舱盖外板之间在翻边处通过绑定约束连接，所述发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的弹簧单元近舱盖端与发动机舱盖内板之间使用刚性连接，胶水与发动机舱盖内板、发动机舱盖外板、铰链和锁钩之间采用共节点的方式连接；向铰链的车身侧静臂及发动机舱盖缓冲垫、锁钩缓冲垫和发动机舱盖内板密封条的弹簧单元的近车身端施加边界条件约束。
5.如权利要求4所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，所述边界条件约束为六自由度约束。
6.如权利要求1所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，在步骤S4中，从整车空气动力模拟分析或风洞试验中提取发动机舱盖外板的内侧和外侧空气压力分布。
7.如权利要求1所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，在步骤S4中，所述空气压力载荷为瞬态压力曲线。
8.如权利要求1所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，所述发动机舱盖处于安装状态下的关闭位置。
9.如权利要求1所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，所述发动机舱盖处于安装状态下的一级解锁状态位置，所述一级解锁状态位置为发动机舱盖沿铰链轴抬起1-2.5°。
10.如权利要求1所述的基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法，其特征在于，步骤S7还包括在铰链的车身侧和锁钩上加载车身路谱加速度曲线，并基于此和施加的所述空气压力载荷，进行发动机舱盖的模态计算和发动机舱盖的第三变形结果的计算。
CN202010354446.XA 2020-04-29 2020-04-29 一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法 Active CN111695236B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010354446.XA CN111695236B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010354446.XA CN111695236B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111695236A true CN111695236A (zh) 2020-09-22
CN111695236B CN111695236B (zh) 2022-05-17

Family

ID=72476749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010354446.XA Active CN111695236B (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111695236B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112721227A (zh) * 2020-12-18 2021-04-30 天津市宝洪源机械制造有限公司 一种船体发动机舱盖加工制造工艺
CN113374364A (zh) * 2021-06-09 2021-09-10 江铃汽车股份有限公司 一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构及设计方法
CN117194848A (zh) * 2023-11-06 2023-12-08 贵阳博亚机械制造有限公司 基于振动环境下电子封条的捆带拉力设置方法及装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204098648U (zh) * 2014-08-19 2015-01-14 北汽福田汽车股份有限公司 一种集成式锁止装置、发动机舱盖安装结构以及车辆
CN204477169U (zh) * 2015-01-15 2015-07-15 上海通用汽车有限公司 用于发动机舱盖的液压减震器
CN204775511U (zh) * 2015-06-26 2015-11-18 长城汽车股份有限公司 汽车的机舱盖总成及具有它的汽车
CN108422960A (zh) * 2018-02-11 2018-08-21 宁波吉利汽车研究开发有限公司 一种行人保护主动弹起式系统及汽车
US20180281777A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Ford Global Technologies, Llc Climate Control For Hybrid Electric Vehicle With Engine Stop-Start
CN109101771A (zh) * 2018-09-29 2018-12-28 江西昌河汽车有限责任公司 一种汽车发动机舱盖扭转刚度分析方法
CN109299509A (zh) * 2018-08-24 2019-02-01 奇瑞汽车股份有限公司 前舱盖的设计方法和设计装置、计算机可读存储介质
CN109783996A (zh) * 2019-03-12 2019-05-21 爱驰汽车有限公司 汽车发动机舱盖的摔盖分析方法、系统、存储介质及设备
CN109911024A (zh) * 2019-03-29 2019-06-21 浙江众泰汽车制造有限公司 一种汽车发动机舱盖总成

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204098648U (zh) * 2014-08-19 2015-01-14 北汽福田汽车股份有限公司 一种集成式锁止装置、发动机舱盖安装结构以及车辆
CN204477169U (zh) * 2015-01-15 2015-07-15 上海通用汽车有限公司 用于发动机舱盖的液压减震器
CN204775511U (zh) * 2015-06-26 2015-11-18 长城汽车股份有限公司 汽车的机舱盖总成及具有它的汽车
US20180281777A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Ford Global Technologies, Llc Climate Control For Hybrid Electric Vehicle With Engine Stop-Start
CN108422960A (zh) * 2018-02-11 2018-08-21 宁波吉利汽车研究开发有限公司 一种行人保护主动弹起式系统及汽车
CN109299509A (zh) * 2018-08-24 2019-02-01 奇瑞汽车股份有限公司 前舱盖的设计方法和设计装置、计算机可读存储介质
CN109101771A (zh) * 2018-09-29 2018-12-28 江西昌河汽车有限责任公司 一种汽车发动机舱盖扭转刚度分析方法
CN109783996A (zh) * 2019-03-12 2019-05-21 爱驰汽车有限公司 汽车发动机舱盖的摔盖分析方法、系统、存储介质及设备
CN109911024A (zh) * 2019-03-29 2019-06-21 浙江众泰汽车制造有限公司 一种汽车发动机舱盖总成

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
STEFAN HOERMANN: "Vehicle Localization and Classification Using Off-Board Vision and 3-D Models", 《 IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS》 *
YU-LONG ZHAN: "FAULT DIAGNOSIS OF MARINE MAIN ENGINE CYLINDER COVER BASED ON VIBRATION SIGNAL", 《PROCEEDINGS OF THE SIXTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MACHINE LEARNING AND CYBERNETICS》 *
蒋汪萍: "微型商用车发动机舱盖的逆向设计", 《科技创新导报》 *
解跃青；陈瑜: "汽车B柱下端安全带卷收器安装支架强化措施", 《现代计算机》 *
龚益玲: "溃缩设计在汽车行人保护中的应用", 《现代计算机》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112721227A (zh) * 2020-12-18 2021-04-30 天津市宝洪源机械制造有限公司 一种船体发动机舱盖加工制造工艺
CN113374364A (zh) * 2021-06-09 2021-09-10 江铃汽车股份有限公司 一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构及设计方法
CN117194848A (zh) * 2023-11-06 2023-12-08 贵阳博亚机械制造有限公司 基于振动环境下电子封条的捆带拉力设置方法及装置
CN117194848B (zh) * 2023-11-06 2024-01-30 贵阳博亚机械制造有限公司 基于振动环境下电子封条的捆带拉力设置方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111695236B (zh) 2022-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111695236B (zh) 一种基于空气压力载荷的发动机舱盖抖动模拟分析方法
CN115270296A (zh) 一种商用车驾驶室疲劳耐久性分析方法及系统
CN110968965B (zh) 发动机盖动态疲劳分析方法
CN104331556A (zh) 基于车辆平顺性非线性仿真模型的仿真试验方法
CN112016230B (zh) 开闭件密封条的有限元建模方法
CN111950078A (zh) 一种基于关门冲击载荷的乘用车外后视镜抗抖动设计方法
Saxena et al. Simulation and Optimization of wheel Hub and Upright of Vehicle: A Review
CN115221627A (zh) 散热器支架结构强度仿真分析方法
CN113155439A (zh) 车辆开闭件疲劳检测方法和系统
CN112016231B (zh) 开闭件密封条的有限元建模方法
Zhang et al. Ground Impact Analysis of the Battery Pack Based on the Whole Vehicle Model
Li et al. Lightweight Design of Commercial Vehicle Cab Based on Fatigue Durability.
CN114925454A (zh) 基于cae仿真技术的汽车前罩缓冲块布置的设计方法
CN115906545A (zh) 汽车机舱盖性能评估方法
Bhagate et al. Effect of Hinge Axis Inclination and Hinge Tolerance on Door Strength under Abuse Loads
Barillon et al. Vibro-acoustic variability of a body in white using Monte Carlo simulation in a development process
Tiwari Performance evaluation of bus structure in rollover as per ECE-R66 using validated numerical simulation
Gao et al. The study on fatigue test of cab assembly based on 4-channel road simulation bench
CN107644115A (zh) 车辆侧门防盗分析方法及装置
CN118153371A (zh) 一种乘用车后保险杠结冰工况强度分析方法、装置
Li et al. Experimental and numerical study of rollover crashworthiness of a coach body section
Shrivastava et al. Virtual Simulation of Door Slam Test, Study of Relative Sensitive Parameters and Correlation with Physical Test
Mao et al. Vehicle roof crush modelling & validation
Unadkat et al. Development of virtual hood slam test
Li et al. Commercial Vehicle Cab Fatigue Load Decomposition and Validation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant