CN111985044B - 一种横向稳定杆刚度的分析方法及装置 - Google Patents
一种横向稳定杆刚度的分析方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例公开了一种横向稳定杆刚度的分析方法及装置，首先建立横向稳定杆的有限元模型，获取横向稳定杆的剪切梁材料参数，并根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第一对应关系，计算获得弹簧单元的第一刚度系数，并将弹簧单元的第一刚度系数确定为横向稳定杆的第一刚度系数。由于横向稳定杆从其结构和功能特点来看，可以认为材料为弹簧的扭杆弹簧，在只考虑横向稳定杆线性变形的情况下，可以用弹簧单元进行模拟，将弹簧单元的刚度系数等效横向稳定杆的刚度系数，建模简单，而且获得刚度系数来源于横向稳定杆自身材料参数，模拟准确，提高横向稳定杆刚度评估的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，具体涉及一种横向稳定杆刚度的分析方法及装置。
背景技术
横向稳定杆，又称防倾杆、平衡杆，是汽车悬架中的一种辅助弹性元件。通常情况下，横向稳定杆呈“U”形，横置在汽车的前端和后端。横向稳定杆杆身的中部，用橡胶衬套与车身或车架铰接相连，两端通过侧壁端部的橡胶垫或球头销与悬架导向臂连接，如图1所示。横向稳定杆的功用是在车身转弯时，减少汽车横向侧倾程度，防止发生过大的横向侧倾，尽量使车身保持平衡，提高行驶安全。
在实际的生产应用中，为保证横向稳定杆工作稳定性，在横向稳定杆出厂前，需对横向稳定杆的各项指标进行评价测试。其中，横向稳定杆的刚度是最重要的评价指标，该指标直接影响悬架的侧倾高度以及整车的稳定性。
现有技术中，主要采用有限元建模方式获得横向稳定杆的刚度，通常采用四面体单元、六面体单元或者梁单元模拟横向稳定杆。然而，使用梁单元模型，建模方法相对简单，但是对截面特征较为复杂的横向稳定杆不能很好的表达其几何特征；使用六面体单元建模虽可以反映横向稳定杆的曲线曲面特征，所建模型较为精确，但建模较为复杂且要求较高的建模技巧，费时费力；使用四面体单元建模相对容易，对几何特征的模拟也很准确，但由于四面体单元刚度偏高，会导致横向稳定杆刚度数值也偏大。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种横向稳定杆的刚度分析方法及装置，以解决现有技术中刚度模拟不准确、建模方式复杂的问题。
为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：
在本申请实施例第一方面，提供了一种横向稳定杆刚度的分析方法，该方法可以包括：
建立所述横向稳定杆的有限元模型，所述有限元模型中弹簧单元模拟所述横向稳定杆的剪切梁，所述有限元模型中梁单元模拟所述横向稳定杆的摇臂；所述方法包括：
获取剪切梁材料参数，所述剪切梁材料参数包括剪切模量、扭转惯性矩以及剪切梁长度；
根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第一对应关系，获得所述弹簧单元的第一刚度系数；
将所述弹簧单元的第一刚度系数确定为所述横向稳定杆的第一刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述剪切梁参数还包括弹性模量、截面面积，所述方法还包括：
根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第二对应关系，获得所述弹簧单元的第二刚度系数；
将所述弹簧单元的第二刚度系数确定为所述横向稳定杆的第二刚度系数。
在一种可能的实现方式中，其特征在于，所述剪切梁材料参数还包括三个轴向分别对应的弯曲惯性矩、以及三个轴向分别对应的剪切修正系数；所述方法还包括：
针对任一轴向，根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第三对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第三刚度系数；
将所述弹簧单元在所述轴向对应的第三刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向对应的第三刚度系数。
在一种可能的实现方式中，其特征在于，所述方法还包括：
针对任一轴向，根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第四对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数；
将所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向的第四刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第一对应关系，获得所述弹簧单元的第一刚度系数，包括：
将所述剪切模量乘以所述扭转惯性矩，获得第一参数；
将所述第一参数除以所述剪切梁长度，得到所述弹簧单元的第一刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁参数的第二对应关系，获得所述弹簧单元的第二刚度系数，包括：
将所述弹性模量乘以所述截面面积，获得第二参数；
将所述第二参数除以所述剪切梁长度，得到所述弹簧单元的第二刚度系数。
在一种可能的实现方式中，当以任一轴向作为参考轴向时，所述根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第三对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向分别对应的第三刚度系数，包括：
从其它轴向中确定一个目标轴向，所述其它轴向包括除所述参考轴向之外的轴向；
将所述弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第三参数；
将所述目标轴向对应的剪切修正系数与系数1相加，获得第四参数；
将所述剪切梁长度的立方乘以所述第四参数，获得第五参数；
将第三参数乘以常数参数，再除以第五参数，获得所述弹簧单元在所述目标轴向对应的第三刚度系数。
在一种可能的实现方式中，当以任一轴向作为参考轴向时，所述根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第四对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数，包括：
从其它轴向中确定一个目标轴向，所述其它轴向包括除所述参考轴向之外的轴向；
将所述弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第六参数；
将所述第六参数除以所述剪切梁长度，获得所述弹簧单元在所述目标轴向对应的第四刚度系数。
在本申请实施例第二方面，提供了一种横向稳定刚度的分析装置，建立所述横向稳定杆的有限元模型，所述有限元模型中弹簧单元模拟所述横向稳定杆的剪切梁，所述有限元模型中梁单元模拟所述横向稳定杆的摇臂；所述装置包括：
获取单元，用于获取剪切梁材料参数，所述剪切梁材料参数包括剪切模量、扭转惯性矩以及剪切梁长度；
第一计算单元，用于根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第一对应关系，获得所述弹簧单元的第一刚度系数；
第一确定单元，用于将所述弹簧单元的第一刚度系数确定为所述横向稳定杆的第一刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述剪切梁参数还包括弹性模量、截面面积，所述装置还包括：
第二计算单元，用于根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第二对应关系，获得所述弹簧单元的第二刚度系数；
第二确定单元，用于将所述弹簧单元的第二刚度系数确定为所述横向稳定杆的第二刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述剪切梁材料参数还包括三个轴向分别对应的弯曲惯性矩、以及三个轴向分别对应的剪切修正系数；所述装置还包括：
第三计算单元，用于针对任一轴向，根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第三对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第三刚度系数；
第三确定单元，用于将所述弹簧单元在所述轴向对应的第三刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向对应的第三刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
第四计算单元，用于针对任一轴向，根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第四对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数；
第四确定单元，用于将所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向的第四刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述第一计算单元，包括：
第一计算子单元，用于将所述剪切模量乘以所述扭转惯性矩，获得第一参数；
第二计算子单元，用于将所述第一参数除以所述剪切梁长度，得到所述弹簧单元的第一刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述第二计算单元，包括：
第三计算子单元，用于将所述弹性模量乘以所述截面面积，获得第二参数；
第四计算子单元，用于将所述第二参数除以所述剪切梁长度，得到所述弹簧单元的第二刚度系数。
在一种可能的实现方式中，当以任一轴向作为参考轴向时，所述第三计算单元，包括：
第一确定子单元，从其它轴向中确定一个目标轴向，所述其它轴向包括除所述参考轴向之外的轴向；
第五计算子单元，用于将所述弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第三参数；
第六计算子单元，用于将所述目标轴向对应的剪切修正系数与系数1相加，获得第四参数；
第七计算子单元，用于将所述剪切梁长度的立方乘以所述第四参数，获得第五参数；
第八计算子单元，用于将第三参数乘以常数参数，再除以第五参数，获得所述弹簧单元在所述目标轴向对应的第三刚度系数。
在一种可能的实现方式中，当以任一轴向作为参考轴向时，所述第四计算单元，包括：
第二确定子单元，用于从其它轴向中确定一个目标轴向，所述其它轴向包括除所述参考轴向之外的轴向；
第九计算子单元，用于将所述弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第六参数；
第十计算子单元，用于将所述第六参数除以所述剪切梁长度，获得所述弹簧单元在所述目标轴向对应的第四刚度系数。
在本申请实施例第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当该计算机程序被处理器执行时，执行第一方面所述的横向稳定杆刚度的分析方法。
由此可见，本申请实施例具有如下有益效果：
本申请实施例首先建立横向稳定杆的有限元模型，其中，该有限元模型中弹簧单元用于模拟横向稳定杆的剪切梁，梁单元模拟横向稳定杆的摇臂。获取横向稳定杆的剪切梁材料参数，并根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第一对应关系，计算获得弹簧单元的第一刚度系数，并将弹簧单元的第一刚度系数确定为横向稳定杆的第一刚度系数。由于横向稳定杆从其结构和功能特点来看，可以认为材料为弹簧的扭杆弹簧，在只考虑横向稳定杆线性变形的情况下，可以用弹簧单元进行模拟，将弹簧单元的刚度系数等效横向稳定杆的刚度系数，建模简单，而且获得刚度系数来源于横向稳定杆自身材料参数，模拟准确，提高横向稳定杆刚度评估的准确性。
附图说明
图1为横向稳定杆结构图；
图2为本申请实施例提供的一种横向稳定杆刚度的分析方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种横向稳定杆的有限元模型；
图4为本申请实施例提供的一种横向稳定杆刚度的分析装置结构图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
发明人在对传统的横向稳定杆刚度评估方法研究中发现，传统的评估方法主要通过建立有限元模型方式。而传统的建立有限元模型，通常采用四面体单元、六面体单元或梁单元模拟横向稳定杆。然而，使用梁单元模型，建模方法相对简单，但是对截面特征较为复杂的横向稳定杆不能很好的表达其几何特征；使用六面体单元建模虽可以反映横向稳定杆的曲线曲面特征，所建模型较为精确，但建模较为复杂且要求较高的建模技巧，费时费力；使用四面体单元建模相对容易，对几何特征的模拟也很准确，但由于四面体单元刚度偏高，会导致横向稳定杆刚度数值也偏大。即以上所述的建模方法存在刚度模拟不精确、建模方法复杂等问题，在评估横向稳定杆刚度性能中存在误差。
基于此，发明人提供了一种横向稳定杆刚度的分析方法，发明人经过研究发现，汽车横向稳定杆从其结构和功能特点上来看，可以认为是材料为弹簧钢的扭杆弹簧，在只考虑稳定杆线性变形的情况下，可以用一根有六个方向自由度的弹簧加上刚性化的摇臂组成的扭杆弹簧来简化模拟。其中，六个方向自由度可以包括三个平动刚度和三个转动刚度。
而MSC.Nastran中的弹簧单元cbush可以作为广义上的弹簧单元，其拥有六个方向上的刚度参数，可以较好的模拟扭簧特性。因此，利用弹簧单元模拟横向稳定杆剪切梁，梁单元模拟横向稳定杆的摇臂，并根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第一对应关系，计算获得弹簧单元的第一刚度系数，并将弹簧单元的第一刚度系数确定为横向稳定杆的第一刚度系数。即将弹簧单元的刚度系数等效横向稳定杆的刚度系数，建模简单，而且获得刚度系数来源于横向稳定杆自身材料参数，模拟准确，提高横向稳定杆刚度评估的准确性。
为便于理解本申请提供的技术方案，下面将结合附图对本申请提供的横向稳定杆刚度的分析方法进行说明。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种横向稳定杆刚度的分析方法的流程图，如图2所示，该方法可以包括：
S201：获取剪切梁材料参数，剪切梁材料参数包括剪切模量、扭转惯性矩以及剪切梁长度。
本实施例中，在执行横向稳定杆刚度分析方法之前，建立横向稳定杆的有限元模型，其中，有限元模型中弹簧单元模拟横向稳定杆的剪切梁，梁单元模拟横向稳定杆的摇臂。如图3所示，横向稳定杆的两端摇臂使用梁单元cbar模拟，横向稳定杆的中间部分剪切梁使用弹簧单元cbush模拟，横向稳定杆与车身的连接部分使用铰链单元rjoint模拟。
当建立横向稳定杆的有限元模型后，获取横向稳定杆的剪切梁材料参数，该剪切梁材料参数可以包括剪切模量、扭转惯性矩以及剪切梁长度。其中剪切模量是材料的力学性能指标之一，表征材料抵抗切应变的能力，为材料常数；扭转惯性矩；剪切梁长度为横向稳定杆中间部分剪切梁总长度。
S202：根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第一对应关系，获得弹簧单元的第一刚度系数。
本实施例中，当获取横向稳定杆的剪切梁材料参数后，根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第一对应关系，计算弹簧单元的第一刚度系数。
在具体实现时，本实施例提供了一种根据第一对应关系计算弹簧单元的第一刚度系数实现方式，具体可以为，将剪切模量乘以扭转惯性矩，获得第一参数；将第一参数除以剪切梁长度，得到弹簧单元的第一刚度系数。
为便于理解，可以参见公式(1)：
其中，k1表示第一刚度系数，G为剪切梁的剪切模量，J为扭转惯性矩，L为剪切梁长度。
在实际应用时，可以利用公式(1)计算获得弹簧单元的第一刚度系数，也就是弹簧单元的扭转刚度。
S203：将弹簧单元的第一刚度系数确定为横向稳定杆的第一刚度系数。
本实施例中，当获得弹簧单元的第一刚度系数后，将该弹簧单元的第一刚度系数确定为横向稳定杆的第一刚度系数，从而获得横向稳定杆的第一刚度系数，即横向稳定杆的扭转刚度系数。
通过上述实施例可知，首先建立横向稳定杆的有限元模型，其中，该有限元模型中弹簧单元用于模拟横向稳定杆的剪切梁，梁单元模拟横向稳定杆的摇臂。获取横向稳定杆的剪切梁材料参数，并根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第一对应关系，计算获得弹簧单元的第一刚度系数，并将弹簧单元的第一刚度系数确定为横向稳定杆的第一刚度系数。由于横向稳定杆从其结构和功能特点来看，可以认为材料为弹簧的扭杆弹簧，在只考虑横向稳定杆线性变形的情况下，可以用弹簧单元进行模拟，将弹簧单元的刚度系数等效横向稳定杆的刚度系数，建模简单，而且获得刚度系数来源于横向稳定杆自身材料参数，模拟准确，提高横向稳定杆刚度评估的准确性。
基于上述描述可知，弹簧单元有六个方向上的刚度系数，在上述实施例中说明了获取了第一刚度系数，下面将分别说明获取其它刚度系数的实现方式。
在本申请实施例一种可能的实现方式中，剪切梁参数还包括弹性模量、截面面积，所述方法还包括：根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第二对应关系，获得弹簧单元的第二刚度系数；将弹簧单元的第二刚度系数确定为横向稳定杆的第二刚度系数。
在本实施例中，所获取的剪切梁参数还可以包括弹性模量以及截面面积，并根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第二对应关系，计算获得弹簧单元的第二刚度系数，并将该弹簧单元的第二刚度系数确定为横向稳定杆的第二刚度系数。
其中，弹性模量表示材料弹性的物理量，为单向应力状态下应力除以该方向的应变；截面，是指在三维空间下物体和一平面相交所产生的交集，该截面的面积称为截面面积。在本实施例中，截面，是指剪切梁与参考轴向垂直的截面，通常为剪切梁截面的面积。例如，剪切梁为圆柱体，该截面为圆面面积。
在具体实现时，本实施例提供了一种根据第二对应关系计算弹簧单元的第二刚度系数的实现方式，具体可以为，将弹性模量乘以所述截面面积，获得第二参数；将第二参数除以剪切梁长度，得到弹簧单元的第二刚度系数。
为便于理解，在实际应用时，可以参见公式(2)：
其中，k2为弹簧单元的第二刚度系数，E为弹性模量，A为截面面积，L为剪切梁长度。
在实际应用时，可以利用公式(2)计算获得弹簧单元的第二刚度系数，也就是弹簧单元的拉压刚度，并将其确定为横向稳定杆的拉压刚度。
在本申请实施例另一种可能的实现方式中，剪切梁材料参数还包括三个轴向分别对应的弯曲惯性矩、以及三个轴向分别对应的剪切修正系数；所述方法还包括：针对任一轴向，根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第三对应关系，获得弹簧单元在该轴向对应的第三刚度系数；将弹簧单元在该轴向对应的第三刚度系数确定为横向稳定杆在该轴向对应的第三刚度系数。
本实施例中，所获取的剪切梁材料参数还可以包括三个轴向分别对应的弯曲惯性矩以及剪切修改正系数，并根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第三对应关系，计算弹簧单元在三个轴向分别对应的第三刚度系数，并将其确定为横向稳定杆在三个轴向分别对应的第三刚度系数。其中，三个轴向可以分别是指X轴向、Y轴向以及Z轴向，如图3所建立的三维坐标。其中，第三刚度系数为弹簧单元绕非目标轴向转角被约束时自由端在目标轴向的垂向刚度。
在具体实现时，本实施例提供了一种根据第三对应关系计算弹簧单元的第三刚度系数的实现方式，具体可以包括以下步骤：
1)以其中任一轴向作为参考轴向，从其它轴向中确定一个目标轴向，其它轴向包括除参考轴向之外的轴向。
本实施例中，在计算弹簧在某一轴向的第三刚度系数时，首先确定参考轴向，在从除参考轴向之外的其它轴向中确定一个目标轴向。例如，X轴向为参考轴向，Y轴向和Z轴向可以被确定为目标轴向。
2)将弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第三参数。
本实施例中，当确定目标轴向后，将弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，以获得第三参数。例如，Y轴为目标轴向，则将弹性模量乘以Z轴向对应的弯曲惯性矩，获得第三参数。
3)将目标轴向对应的剪切修正系数与系数1相加，获得第四参数。
本实施例中，将目标轴向对应的剪切修正系数与系数1相加，获得第四参数。例如，Y轴为目标轴向，则将Y轴对应的剪切修正系数与系数相加，将其和值作为第四参数。其中，目标轴向对应的剪切修正系数可以过试验和材料力学方法计算得到。
4)将剪切梁长度的立方乘以第四参数，获得第五参数。
5)将第三参数乘以常数参数，再除以第五参数，获得弹簧单元在目标轴向对应的第三刚度系数。
也就是，在确定出参考轴向后，计算弹簧单元在其它两个轴向的第三刚度系数时，首先在其它两个轴向中确定目标轴向，将弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第三参数。其次，将目标轴向对应的剪切修正系数与系数1相加获得第四参数。再将剪切梁长度的立方乘以第四参数获得第五参数。最后，将第三参数乘以常数参数，再除以第五参数获得弹簧单元在目标轴向对应的第三刚度系数。
为便于理解，在实际应用时，可以参见公式(3)：
其中，K3为弹簧单元的第三刚度系数，α为常数参数，E为弹性模量，Ii为非目标轴向的弯曲惯性矩，i为X、Y、Z，L为剪切梁长度，φi为目标轴向的剪切修正系数。
在实际应用时，当X轴向为参考轴向，弹簧单元在Y轴向的第三刚度系数为表示弹簧单元绕Z轴向旋转时，自由端在Y轴向的垂向刚度；弹簧单元在Z轴向的第三刚度系数为/>表示弹簧单元绕Y轴向旋转时，自由端在Z轴向的垂向刚度。
在具体实现时，可以利用公式(3)计算获得弹簧单元在某一轴向的第三刚度系数，即垂向刚度。
在本申请实施例另一种可能的实现方式中，还提供了一种获得弹簧单元第四刚度系数的实现方式，具体为，针对任一轴向，根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第四对应关系，获得弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数；将弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向的第四刚度系数。
本实施例中，还可以根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第四对应关系，获得弹簧单元在某一轴向对应的第四刚度系数，并将其确定为横向稳定杆在该轴向的第四刚度系数。其中，第四刚度系数为弹簧单元在某一轴向的弯曲刚度。
在具体实现时，本实施例提供了一种根据第四对应关系获得弹簧单元在某一轴向的第四刚度系数，具体可以包括：
1)当以任意轴向作为参考轴向时，从其它轴向中确定一个目标轴向，其它轴向包括除参考轴向之外的轴向。
2)将弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第六参数。
3)将第六参数除以剪切梁长度，获得弹簧单元在目标轴向对应的第四刚度系数。
本实施例中，首先从三个轴向中确定参考轴向，然后，在从除参考轴向之外的其它轴向中确定一个目标轴向。将弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，将该乘积作为第六参数，并用第六参数除以剪切梁长度，将该商值作为弹簧单元在目标轴向对应的第四刚度系数，即在目标轴向的弯曲刚度系数。例如，X轴向为参考轴向，Y轴向为目标轴向时，则将弹性模量乘以Z轴向对应的弯曲惯性矩，获得第六参数，在将第六参数除以剪切梁长度，获得弹簧单元在Y轴向的第四刚度系数；X轴向为参考轴向，Z轴向为目标轴向时，则将弹性模量乘以Y轴向对应的弯曲惯性矩，获得第六参数，再将第六参数除以剪切梁长度，获得弹簧单元在Z轴向的第四刚度系数。
在具体实现时，可以参见公式(4)；
其中，K4为弹簧单元的第四刚度系数，E为弹性模量，Ii为非目标轴向的弯曲惯性矩，i为X、Y、Z，L为剪切梁长度。
在实际应用时，当以X轴向为参考轴向时，弹簧单元在Y轴向的第四刚度系数为弹簧单元在Z轴向的第四刚度系数为/>
需要说明的是，在实际评估横向稳定杆的刚度时，选择其中一个轴向为参考轴向，利用公式(1)可以获得横向稳定杆在参考轴向的扭转刚度系数，利用公式(2)可以计算获得横向稳定杆在参考轴向的拉压刚度系数，利用公式(3)可以分别计算获得横向稳定杆在其它两个轴向的垂向刚度系数，利用公式(4)可以计算获得横向稳定杆在其它两个轴向的弯曲刚度系数，从而获得横向稳定杆在六个方向的刚度系数。
基于上述方法实施例，本申请还提供了一种横向稳定杆刚度分析装置，下面将结合附图对该装置进行说明。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种横向稳定杆刚度分析装置结构图，建立横向稳定杆的有限元模型，有限元模型中弹簧单元模拟横向稳定杆的剪切梁，有限元模型中梁单元模拟横向稳定杆的摇臂；如图4所示，该装置可以包括：
获取单元401，用于获取剪切梁材料参数，所述剪切梁材料参数包括剪切模量、扭转惯性矩以及剪切梁长度；
第一计算单元402，用于根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第一对应关系，获得所述弹簧单元的第一刚度系数；
第一确定单元403，用于将所述弹簧单元的第一刚度系数确定为所述横向稳定杆的第一刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述剪切梁参数还包括弹性模量、截面面积，所述装置还包括：
第二计算单元，用于根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第二对应关系，获得所述弹簧单元的第二刚度系数；
第二确定单元，用于将所述弹簧单元的第二刚度系数确定为所述横向稳定杆的第二刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述剪切梁材料参数还包括三个轴向分别对应的弯曲惯性矩、以及三个轴向分别对应的剪切修正系数；所述装置还包括：
第三计算单元，用于针对任一轴向，根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第三对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第三刚度系数；
第三确定单元，用于将所述弹簧单元在所述轴向对应的第三刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向对应的第三刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
第四计算单元，用于针对任一轴向，根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第四对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数；
第四确定单元，用于将所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向的第四刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述第一计算单元，包括：
第一计算子单元，用于将所述剪切模量乘以所述扭转惯性矩，获得第一参数；
第二计算子单元，用于将所述第一参数除以所述剪切梁长度，得到所述弹簧单元的第一刚度系数。
在一种可能的实现方式中，所述第二计算单元，包括：
第三计算子单元，用于将所述弹性模量乘以所述截面面积，获得第二参数；
第四计算子单元，用于将所述第二参数除以所述剪切梁长度，得到所述弹簧单元的第二刚度系数。
在一种可能的实现方式中，当以任一轴向作为参考轴向时，所述第三计算单元，包括：
第一确定子单元，从其它轴向中确定一个目标轴向，所述其它轴向包括除所述参考轴向之外的轴向；
第五计算子单元，用于将所述弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第三参数；
第六计算子单元，用于将所述目标轴向对应的剪切修正系数与系数1相加，获得第四参数；
第七计算子单元，用于将所述剪切梁长度的立方乘以所述第四参数，获得第五参数；
第八计算子单元，用于将第三参数乘以常数参数，再除以第五参数，获得所述弹簧单元在所述目标轴向对应的第三刚度系数。
在一种可能的实现方式中，当以任一轴向作为参考轴向时，所述第四计算单元，包括：
第二确定子单元，用于从其它轴向中确定一个目标轴向，所述其它轴向包括除所述参考轴向之外的轴向；
第九计算子单元，用于将所述弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第六参数；
第十计算子单元，用于将所述第六参数除以所述剪切梁长度，获得所述弹簧单元在所述目标轴向对应的第四刚度系数。
需要说明的是，本实施例中各单元的具体实现可以参见上述方法实施例，本实施例在此不再赘述。
另外，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当该计算机程序被处理器执行时，执行上述的横向稳定杆刚度的分析方法
通过上述实施例可知，首先建立横向稳定杆的有限元模型，其中，该有限元模型中弹簧单元用于模拟横向稳定杆的剪切梁，梁单元模拟横向稳定杆的摇臂。获取横向稳定杆的剪切梁材料参数，并根据弹簧单元的刚度系数与剪切梁材料参数的第一对应关系，计算获得弹簧单元的第一刚度系数，并将弹簧单元的第一刚度系数确定为横向稳定杆的第一刚度系数。由于横向稳定杆从其结构和功能特点来看，可以认为材料为弹簧的扭杆弹簧，在只考虑横向稳定杆线性变形的情况下，可以用弹簧单元进行模拟，将弹簧单元的刚度系数等效横向稳定杆的刚度系数，建模简单，而且获得刚度系数来源于横向稳定杆自身材料参数，模拟准确，提高横向稳定杆刚度评估的准确性。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
还需要说明的是，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。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种横向稳定杆刚度的分析方法，其特征在于，建立所述横向稳定杆的有限元模型，所述有限元模型中弹簧单元模拟所述横向稳定杆的剪切梁，所述有限元模型中梁单元模拟所述横向稳定杆的摇臂；所述方法包括：
获取剪切梁材料参数，所述剪切梁材料参数包括剪切模量、扭转惯性矩以及剪切梁长度；
根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第一对应关系，获得所述弹簧单元的第一刚度系数；
将所述弹簧单元的第一刚度系数确定为所述横向稳定杆的第一刚度系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述剪切梁参数还包括弹性模量、截面面积，所述方法还包括：
根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第二对应关系，获得所述弹簧单元的第二刚度系数；
将所述弹簧单元的第二刚度系数确定为所述横向稳定杆的第二刚度系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述剪切梁材料参数还包括三个轴向分别对应的弯曲惯性矩、以及三个轴向分别对应的剪切修正系数；所述方法还包括：
针对任一轴向，根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第三对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第三刚度系数；
将所述弹簧单元在所述轴向对应的第三刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向对应的第三刚度系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对任一轴向，根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第四对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数；
将所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数确定为所述横向稳定杆在所述轴向的第四刚度系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第一对应关系，获得所述弹簧单元的第一刚度系数，包括：
将所述剪切模量乘以所述扭转惯性矩，获得第一参数；
将所述第一参数除以所述剪切梁长度，得到所述弹簧单元的第一刚度系数。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁参数的第二对应关系，获得所述弹簧单元的第二刚度系数，包括：
将所述弹性模量乘以所述截面面积，获得第二参数；
将所述第二参数除以所述剪切梁长度，得到所述弹簧单元的第二刚度系数。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当以任一轴向作为参考轴向时，所述根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第三对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向分别对应的第三刚度系数，包括：
从其它轴向中确定一个目标轴向，所述其它轴向包括除所述参考轴向之外的轴向；
将所述弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第三参数；
将所述目标轴向对应的剪切修正系数与系数1相加，获得第四参数；
将所述剪切梁长度的立方乘以所述第四参数，获得第五参数；
将第三参数乘以常数参数，再除以第五参数，获得所述弹簧单元在所述目标轴向对应的第三刚度系数。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当以任一轴向作为参考轴向时，所述根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第四对应关系，获得所述弹簧单元在所述轴向对应的第四刚度系数，包括：
从其它轴向中确定一个目标轴向，所述其它轴向包括除所述参考轴向之外的轴向；
将所述弹性模量乘以非目标轴向对应的弯曲惯性矩，获得第六参数；
将所述第六参数除以所述剪切梁长度，获得所述弹簧单元在所述目标轴向对应的第四刚度系数。
9.一种横向稳定杆刚度分析装置，其特征在于，建立所述横向稳定杆的有限元模型，所述有限元模型中弹簧单元模拟所述横向稳定杆的剪切梁，所述有限元模型中梁单元模拟所述横向稳定杆的摇臂；所述装置包括：
获取单元，用于获取剪切梁材料参数，所述剪切梁材料参数包括剪切模量、扭转惯性矩以及剪切梁长度；
第一计算单元，用于根据所述弹簧单元的刚度系数与所述剪切梁材料参数的第一对应关系，获得所述弹簧单元的第一刚度系数；
第一确定单元，用于将所述弹簧单元的第一刚度系数确定为所述横向稳定杆的第一刚度系数。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当该计算机程序被处理器执行时，执行权利要求1-8任一项所述的横向稳定杆刚度的分析方法。
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