CN112270038A - 一种板簧建模方法、系统、可读存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种板簧建模方法、系统、可读存储介质及电子设备,该方法包括以下步骤:预设板簧参数,创建初始几何轮廓,根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型;定义配件与车架的连接信息,以此建立连接件模型,将所述板簧主体模型和所述连接件模型组合,得到板簧初始模型;修改所述板簧初始模型的特性参数,得到板簧修改模型;对板簧修改模型执行受力分析,并执行仿真结果后处理,获得刚度曲线图;通过刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求,若是,则输出板簧修改模型。本发明将板簧主体模型和连接件模型结合,并对模型的特性参数进行修改,能提高仿真精度,再结合受力分析,配合刚度曲线图,能更准确地对模型进行受力分析。
Description
技术领域
本发明涉及汽车仿真技术领域,特别是涉及一种板簧建模方法、系统、可读存储介质及电子设备。
背景技术
随着汽车工业的飞速发展和人们生活水平的提升,汽车已经成为人们出行、货运等不可或缺的交通工具之一。
板弹簧为截面是长方形的长圆弧形弹簧钢,其作用是把车架与车桥用悬挂的形式连接在一起,裸露在车架与车桥之间,承受车轮对车架的载荷冲击,消减车身的剧烈振动,保持车辆行驶的平稳性和对不同路况的适应性。在汽车生产领域,需对板簧进行仿真模拟,一般采用CATIA软件建模来实现。
现有技术中,采用CATIA软件建模能获得板簧以及相关零配件的模型,但由于汽车的车况复杂,对板簧模块的受力分析较为单一,无法准确体现板簧的效果。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种受力分析更准确的板簧建模方法。
一种板簧建模方法,包括以下步骤:
预设板簧参数,创建初始几何轮廓,根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型;
定义卷耳、车轴和吊耳的安装信息及其与车架的连接信息,以此建立连接件模型,将所述板簧主体模型和所述连接件模型组合,得到板簧初始模型;
修改所述板簧初始模型的特性参数,所述特性参数包括摩擦力、Beam梁材料特性和衬套属性,得到板簧修改模型;
对所述板簧修改模型执行受力分析,并执行仿真结果后处理,获得刚度曲线图;
通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求,若是,则输出所述板簧修改模型。
本发明的有益效果是:将板簧主体模型和连接件模型结合,并对模型的特性参数进行修改,能提高仿真精度,再结合受力分析,配合刚度曲线图,能更准确地对模型进行受力分析。
另外,根据本发明提供的板簧建模方法,还可以具有如下附加的技术特征:
进一步地,所述方法还包括:
对所述板簧修改模型添加荷载信息,在所述板簧修改模型上创建装配体模型,得到装配模型,将所述装配模型导入至机械系统动力学自动分析系统,生成板簧模板文件。
进一步地,所述通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求之后还包括:
若否,则重复修改所述板簧修改模型的Beam梁单元弹性模量,以此改变板簧刚度,直至所述板簧修改模型的刚度曲线满足预设刚度要求。
进一步地,所述根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型的步骤中,还包括:
生成模型配置文件,所述模型配置文件用于查找建模失败信息。
进一步地,所述对所述板簧修改模型添加荷载信息的计算公式如下:
板簧预载=(轴荷载-非簧载质量)*9.8/2,
其中,非簧载质量包括轮胎总成、车桥总成和减震器。
进一步地,所述定义卷耳的连接信息时,包括输入前卷耳坐标和后卷耳坐标。
本发明的另一个目的在于提出一种板簧建模系统,包括:
板簧主体建立模块,用于预设板簧参数,创建初始几何轮廓,根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型;
初始模型建立模块,用于定义卷耳、车轴和吊耳的安装信息及其与车架的连接信息,以此建立连接件模型,将所述板簧主体模型和所述连接件模型组合,得到板簧初始模型;
修改模型建立模块,用于修改所述板簧初始模型的特性参数,所述特性参数包括摩擦力、Beam梁材料特性和衬套属性,得到板簧修改模型;
刚度曲线图获取模块,用于对所述板簧修改模型执行受力分析,并执行仿真结果后处理,获得刚度曲线图;
输出模块,用于通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求,若是,则输出所述板簧修改模型。
进一步地,还包括:
板簧模板生产模块,用于对所述板簧修改模型添加荷载信息,在所述板簧修改模型上创建装配体模型,得到装配模型,将所述装配模型导入至机械系统动力学自动分析系统,生成板簧模板文件。
本发明还提供一种可读存储介质,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现上述的方法。
本发明还提供一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本发明第一实施例的板簧建模方法的流程示意图;
图2是本发明第一实施例的创建初始几何轮廓的对话框;
图3是本发明第一实施例的创建板簧模型对话框;
图4是本发明第一实施例的板簧主体模型的示意图;
图5是本发明第一实施例的板簧修改模型的示意图;
图6是本发明第一实施例的刚度曲线图;
图7是本发明第二实施例的创建预载荷的板簧模型;
图8是本发明第二实施例的板簧装配模型;
图9是本发明第二实施例的模板文件的示意图;
图10是本发明第三实施例的板簧建模系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
请参阅图1,本发明的第一实施例提出一种板簧建模方法,包括以下步骤。
S1.预设板簧参数,创建初始几何轮廓,根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型。
在本实施例中,采用N800HP_8.8T后板簧自由-夹紧状态模型,利用2015版Leaftool工具箱建立由离散梁单元构成的板簧模型。
需要说明的是,创建初始几何轮廓(OG profile generator)主要是对板簧的一些主要参数(如:弧长、弧高、板厚、板簧片数等)进行创建,后续的创建板簧模型对话框(Create leafspring)将基于初始几何轮廓进行细化。
具体操作为单击菜单LeafTool→OG profile Generator,其对话框如图2所示,可以创建初始几何轮廓。OG Profile允许用户直接从平展的板簧几何形状来定义板簧的初始几何轮廓。
在初始几何轮廓的基础上,单击LeafTool→Create leafspring,弹出创建板簧模型对话框,如图3所示,根据提供的参数需求表,进行相关设置,完成板簧模型的创建,即可获得板簧主体模型。
更进一步地,参数输入对话框中,点击OK,即可创建板簧主体模型,如图4所示。
另外,所述根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型的步骤中,还包括:
生成模型配置文件,所述模型配置文件用于查找建模失败信息。
具体的,参数输入完成以后,点击Save Spec控件,将其保存为DEF文件格式,若要对这些参数进行修改,并建立新的初始几何轮廓,可以通过Load Spec载入该DEF文件,并对其进行修改,就可以创建一个新的初始几何轮廓文件。点击OK,将生成一个LEF文件,通过查看LEF文件,可以快捷的查找出导致建模失败的原因。
S2.定义卷耳、车轴和吊耳的安装信息及其与车架的连接信息,以此建立连接件模型,将所述板簧主体模型和所述连接件模型组合,得到板簧初始模型。
需要说明的是,在生成板簧模型的同时,会跳出一个创建或修改连接件的对话框,也可以通过单击LeafTool→Specify Attachment弹出对话框,对话框主要是定义卷耳、车轴和吊耳安装方式及其与车架的连接方式等相关信息的设置。要引起注意的是,点击Apply后不能再对Shackle AFT or FORE flag选项进行修改。
更进一步地,点击Apply,此时选区LEAFSPRING LOCATION将被激活,要求输入前卷耳和后摆耳坐标。当参数设置完成后,生成的板簧修改模型见图5所示。
S3.修改所述板簧初始模型的特性参数,所述特性参数包括摩擦力、Beam梁材料特性和衬套属性,得到板簧修改模型。
具体的,通过单击LeafTool→Specify Parameters弹出修改板簧特性对话框,如下图,可以对板簧相关特性参数进行设置,包括:摩擦力,Beam梁材料特性,衬套属性等。
需要说明的是,可选择性修改的参数包括梁单元材料特性E、G结构阻尼和Y、Z向剪切变形系数、衬套刚度和阻尼参数修改。
S4.对所述板簧修改模型执行受力分析,并执行仿真结果后处理,获得刚度曲线图。
在本实施例中,根据国标GB/T 19844-2005钢板弹簧试验方法,即一端固定,一端滑动,如图,在attachment Flag选项,选择roller_plate_testf进行国标实验仿真。
具体的,单击Leaftool→analysis,可以对板簧进行受力分析。载荷按下面公式定义:
Function=Preload+Extra load*STEP(time,0,0,1,1)。
更进一步地,单击Leaftool菜单选项,在弹出的对话框中,选择view_2x2,单击OK弹出结果输出曲线,如图6所示。
S5.通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求,若是,则输出所述板簧修改模型。
在本实施例中,板簧的最大刚度为849左右,而从图6可以看出,本实施例设计要求的板簧刚度为824±82,显然板簧刚度能满足设计要求,不需要更改板簧刚度,所得到的板簧修改模型即可认为是最终模型。
本发明的优势在于,将板簧主体模型和连接件模型结合,并对模型的特性参数进行修改,能提高仿真精度,再结合受力分析,配合刚度曲线图,能更准确地对模型进行受力分析。
另外,所述通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求之后还包括:
若否,则重复修改所述板簧修改模型的Beam梁单元弹性模量,以此改变板簧刚度,直至所述板簧修改模型的刚度曲线满足预设刚度要求。
在本实施例中,调整方法如下:
a.退出后处理界面,将返回到car界面;
b.单击F9切换到car的模板界面;
c.单击Leaftool→Display Leafspring,选择要修改的板簧模型,单击OK;
d.因为我们要改变的是板簧的刚度,所以我们可以通过修改Beam梁单元弹性模量的方法来改变其刚度,单击Leaftool→Specify Parameters,激活Modify Beam MaterialProperties选项;
e.修改弹性模量E Modulus;
f.单击Leaftool→analysis,观察刚度曲线;
g.重复上面的操作,进行仿真分析,直至合理为止。
本发明第二实施例提出一种板簧建模方法,本实施例与第一实施例的区别在于如下内容。
所述方法还包括:
S6.对所述板簧修改模型添加荷载信息,在所述板簧修改模型上创建装配体模型,得到装配模型,将所述装配模型导入至机械系统动力学自动分析系统,生成板簧模板文件。
需要说明的是,所述对所述板簧修改模型添加荷载信息的计算公式如下:
板簧预载=(轴荷载-非簧载质量)*9.8/2,
其中,非簧载质量包括轮胎总成、车桥总成和减震器。
在本实施例中,板簧满载预载=(5662-400)*9.8/2=25783N。
具体的,单击LeafTool→Preloaded Model,弹出创建预载荷的板簧模型对话框,输入对应参数,单击OK,结果如图7所示。
另外,本实施例还根据要求装配两个相同或不同的左右板簧模型,并对其固定方式进行定义。还可选择是否装配车轴等。
具体的,单击LeafTool→Leafspring Assembly,弹出板簧装配对话框,这里车辆左右采用同一板簧模型,不安装车轴,所得结果见图8。
更进一步地,这一步主要是对装配好的板簧模型导入到adams/car,并生成模板文件。
具体的,生产目标文件为单击LeafTool→Porting to Adams/Car,执行所得的结果见图9。
应当指出的是,通过添加荷载,能进一步提高所获得的模型的准确度。
请参阅图10,本发明第三实施例提出一种板簧建模系统,包括:
板簧主体建立模块,用于预设板簧参数,创建初始几何轮廓,根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型;
初始模型建立模块,用于定义卷耳、车轴和吊耳的安装信息及其与车架的连接信息,以此建立连接件模型,将所述板簧主体模型和所述连接件模型组合,得到板簧初始模型;
修改模型建立模块,用于修改所述板簧初始模型的特性参数,所述特性参数包括摩擦力、Beam梁材料特性和衬套属性,得到板簧修改模型;
刚度曲线图获取模块,用于对所述板簧修改模型执行受力分析,并执行仿真结果后处理,获得刚度曲线图;
输出模块,用于通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求,若是,则输出所述板簧修改模型。
本发明的优势在于,将板簧主体模型和连接件模型结合,并对模型的特性参数进行修改,能提高仿真精度,再结合受力分析,配合刚度曲线图,能更准确地对模型进行受力分析。
更进一步地,本实施例的系统还包括:
板簧模板生产模块,用于对所述板簧修改模型添加荷载信息,在所述板簧修改模型上创建装配体模型,得到装配模型,将所述装配模型导入至机械系统动力学自动分析系统,生成板簧模板文件。
应当指出的是,通过添加荷载,能进一步提高所获得的模型的准确度。
本发明第四实施例提出一种可读存储介质,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现第二实施例的方法。
本发明第五实施例提供一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现第二实施例的方法。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种板簧建模方法,其特征在于,包括以下步骤:
预设板簧参数,创建初始几何轮廓,根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型;
定义卷耳、车轴和吊耳的安装信息及其与车架的连接信息,以此建立连接件模型,将所述板簧主体模型和所述连接件模型组合,得到板簧初始模型;
修改所述板簧初始模型的特性参数,所述特性参数包括摩擦力、Beam梁材料特性和衬套属性,得到板簧修改模型;
对所述板簧修改模型执行受力分析,并执行仿真结果后处理,获得刚度曲线图;
通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求,若是,则输出所述板簧修改模型。
2.根据权利要求1所述的板簧建模方法,其特征在于,所述方法还包括:
对所述板簧修改模型添加荷载信息,在所述板簧修改模型上创建装配体模型,得到装配模型,将所述装配模型导入至机械系统动力学自动分析系统,生成板簧模板文件。
3.根据权利要求1所述的板簧建模方法,其特征在于,所述通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求之后还包括:
若否,则重复修改所述板簧修改模型的Beam梁单元弹性模量,以此改变板簧刚度,直至所述板簧修改模型的刚度曲线满足预设刚度要求。
4.根据权利要求1所述的板簧建模方法,其特征在于,所述根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型的步骤中,还包括:
生成模型配置文件,所述模型配置文件用于查找建模失败信息。
5.根据权利要求2所述的板簧建模方法,其特征在于,所述对所述板簧修改模型添加荷载信息的计算公式如下:
板簧预载=(轴荷载-非簧载质量)*9.8/2,
其中,非簧载质量包括轮胎总成、车桥总成和减震器。
6.根据权利要求1所述的板簧建模方法,其特征在于,所述定义卷耳的连接信息时,包括输入前卷耳坐标和后卷耳坐标。
7.一种板簧建模系统,其特征在于,包括:
板簧主体建立模块,用于预设板簧参数,创建初始几何轮廓,根据所述初始几何轮廓创建板簧主体模型;
初始模型建立模块,用于定义卷耳、车轴和吊耳的安装信息及其与车架的连接信息,以此建立连接件模型,将所述板簧主体模型和所述连接件模型组合,得到板簧初始模型;
修改模型建立模块,用于修改所述板簧初始模型的特性参数,所述特性参数包括摩擦力、Beam梁材料特性和衬套属性,得到板簧修改模型;
刚度曲线图获取模块,用于对所述板簧修改模型执行受力分析,并执行仿真结果后处理,获得刚度曲线图;
输出模块,用于通过所述刚度曲线图判断所述板簧修改模型是否达到预设刚度要求,若是,则输出所述板簧修改模型。
8.根据权利要求7所述的板簧建模系统,其特征在于,还包括:
板簧模板生产模块,用于对所述板簧修改模型添加荷载信息,在所述板簧修改模型上创建装配体模型,得到装配模型,将所述装配模型导入至机械系统动力学自动分析系统,生成板簧模板文件。
9.一种可读存储介质,其上存储有计算机指令,其特征在于,该指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述的方法。
10.一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。
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张秋峰等: "载货汽车的板簧刚度验证与平顺性仿真分析", 《噪声与振动控制》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113239496A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-08-10 | 苏州睿策汽车零部件有限公司 | 一种电撑杆螺旋弹簧的三维创建系统及其创建方法 |
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