发明内容
本发明为解决上述技术问题,提供了一种碾压仿真方法,能够方便、有效地对研发阶段的受压物进行碾压仿真,从而便于指导研发工作,缩短研发周期并节约研发成本。
本发明采用的技术方案如下:
一种碾压仿真方法,包括以下步骤:通过对试验用受压物进行静压试验,得到试验场景中受压物的变形量与作用力的第一关系曲线;通过对受压物的仿真模型进行静压仿真,得到仿真场景中受压物的变形量与作用力的第二关系曲线;将所述第一关系曲线与所述第二关系曲线进行校核,通过修改所述受压物的仿真模型中的仿真参数,使得所述第二关系曲线与所述第一关系曲线趋于一致,以得到校核后的受压物的仿真模型;通过施压物的仿真模型对校核后的受压物的仿真模型进行碾压仿真,得到仿真场景中受压物的第一变形量;通过试验用施压物对试验用受压物进行碾压试验,得到试验场景中受压物的第二变形量;将所述第一变形量与所述第二变形量进行校核,通过修改所述施压物的仿真模型中的仿真参数,使得所述第一变形量与所述第二变形量趋于相等,以得到校核后的施压物的仿真模型;将校核后的施压物的仿真模型用于碾压仿真。
利用压缩试验机对试验用受压物进行静压试验,并通过所述压缩试验机直接读取试验场景中受压物的变形量与作用力。
所述第二变形量通过高速摄像机测量得到。
所述受压物的仿真模型和所述施压物的仿真模型均通过Abaqus仿真软件得到,碾压仿真通过Abaqus仿真软件进行。
所述受压物的仿真模型和所述施压物的仿真模型的网格尺寸相同。
所述受压物为充电枪或充电枪头,所述施压物为车辆的轮胎。
在轮胎的仿真模型中,轮辋和轮毂采用四面体网格,轮辋和轮毂之外的零件采用中面网格。
在充电枪或充电枪头的仿真模型中,各零件均采用四面体网格。
本发明的有益效果:
本发明首先通过试验得到受压物的变形量与作用力的关系曲线,通过仿真得到受压物的变形量与作用力的关系曲线,再将两种关系曲线校核得到校核后的受压物仿真模型,然后基于校核后的受压物仿真模型进行碾压仿真得到仿真场景中受压物的变形量,通过碾压试验得到试验场景中受压物的变形量,最后将两个变形量校核得到校核后的施压物仿真模型,以便将校核后的施压物的仿真模型用于碾压仿真,由此,通过得到精度较高的施压物仿真模型,能够方便、有效地对研发阶段的受压物进行碾压仿真,从而便于指导研发工作,缩短研发周期并节约研发成本。
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。
本发明实施例的碾压仿真方法,用以实现碾压场景中施压物对受压物的碾压仿真。
如图1所示,本发明实施例的碾压仿真方法包括以下步骤:
S1,通过对试验用受压物进行静压试验,得到试验场景中受压物的变形量与作用力的第一关系曲线。
其中,试验用受压物为受压物实物。具体地,可利用压缩试验机对试验用受压物进行静压试验,并通过压缩试验机直接读取试验场景中受压物的变形量与作用力,从而得到受压物的变形量与作用力的关系曲线,此处可称之为第一关系曲线。在本发明的一个实施例中,静压试验过程为准静态过程。
S2,通过对受压物的仿真模型进行静压仿真,得到仿真场景中受压物的变形量与作用力的第二关系曲线。
在本发明的一个实施例中,受压物的仿真模型可通过Abaqus、Adams或Ansys等仿真软件构建。优选地,受压物的仿真模型通过Abaqus仿真软件得到。通过对受压物的仿真模型的静压仿真,可得到仿真场景中受压物的变形量与作用力的关系曲线,此处可称之为第二关系曲线。
S3,将第一关系曲线与第二关系曲线进行校核,通过修改受压物的仿真模型中的仿真参数,使得第二关系曲线与第一关系曲线趋于一致,以得到校核后的受压物的仿真模型。
一般地,通过上述两个步骤得到的第一关系曲线与第二关系曲线之间会存在一定的偏差,因此需要通过对受压物仿真模型中仿真参数的修改,使得第二关系曲线尽可能地与第一关系曲线一致。具体地,可不断地修改受压物的材料参数,例如拉伸弹性模量,重新对受压物进行仿真,直至第二关系曲线与第一关系曲线一致或近似一致时,将当前的受压物的仿真模型作为校核后的受压物的仿真模型。在本发明的一个实施例中,二者曲线趋于一致后,可以是二者完全重合,也可以是二者偏差在预设的偏差范围之内,例如曲线每个横坐标所对应的纵坐标之差均在预设差值范围之内。
S4,通过施压物的仿真模型对校核后的受压物的仿真模型进行碾压仿真,得到仿真场景中受压物的第一变形量。
该步骤中的施压物的仿真模型依然通过上述的仿真软件得到,且碾压仿真依然采用上述的仿真软件进行。应当理解的是,为使仿真结果尽可能的准确,受压物的仿真模型和施压物的仿真模型的网格尺寸尽可能的相同,可以为3~5mm。在本发明的一个优选实施例中,受压物的仿真模型和施压物的仿真模型的网格尺寸相同。
通过碾压仿真得到的仿真场景中受压物的变形量可称为第一变形量。
S5,通过试验用施压物对试验用受压物进行碾压试验,得到试验场景中受压物的第二变形量。
其中,试验用施压物为施压物实物。通过碾压试验得到的试验场景中受压物的变形量可称为第二变形量。在本发明的一个实施例中,第二变形量可通过高速摄像机测量得到。
S6,将第一变形量与第二变形量进行校核,通过修改施压物的仿真模型中的仿真参数,使得第一变形量与第二变形量趋于相等,以得到校核后的施压物的仿真模型。
一般地,通过上述两个步骤得到的第一变形量与第二变形量之间会存在一定的偏差,因此需要通过对施压物仿真模型中仿真参数的修改,使得第一变形量尽可能的与第二变形量相等。具体地,可不断地修改施压物的材料参数,例如弹性模量,重新对施压物进行仿真,直至第一变形量与第二变形量相等或近似相等时,将当前的施压物的仿真模型作为校核后的施压物的仿真模型。在本发明的一个实施例中,二者变形量趋于相等后,可以是二者完全相等,也可以是二者差值在预设的偏差范围之内。
S7,将校核后的施压物的仿真模型用于碾压仿真。
在得到校核后的施压物的仿真模型后,可将其用于对任意受压物的碾压仿真。
根据本发明实施例的碾压仿真方法,首先通过试验得到受压物的变形量与作用力的关系曲线,通过仿真得到受压物的变形量与作用力的关系曲线,再将两种关系曲线校核得到校核后的受压物仿真模型,然后基于校核后的受压物仿真模型进行碾压仿真得到仿真场景中受压物的变形量,通过碾压试验得到试验场景中受压物的变形量,最后将两个变形量校核得到校核后的施压物仿真模型,以便将校核后的施压物的仿真模型用于碾压仿真,由此,通过得到精度较高的施压物仿真模型,能够方便、有效地对研发阶段的受压物进行碾压仿真,从而便于指导研发工作,缩短研发周期并节约研发成本。
在本发明的一个具体实施例中,受压物为充电枪或充电枪头,施压物为车辆的轮胎。
如图2所示,本发明具体实施例中的碾压仿真方法包括以下步骤:
S201,通过压缩试验机对充电枪头进行静压试验,得到充电枪头的变形量与作用力的关系曲线C1。
其中,本发明实施例中受压物整体材料一致。举例而言,可以是长、宽、高分别为93mm、61mm、65mm的充电枪头,材料为PA66+GF25,密度为1.39g/cm3,杨氏模量为7000MPa,泊松比为0.38,应力应变曲线数据由材料供应商提供,某一静压试验结果中C1曲线如图3所示。
S202,通过对充电枪头仿真模型进行静压仿真,得到仿真场景中充电枪头的变形量与作用力关系曲线C2。
某一静压仿真的初次结果中C2曲线如图3所示,可见C2与C1有一定的偏差。
S203,将曲线C1与曲线C2进行校核,通过多次调整充电枪头仿真模型中的材料参数,使得曲线C2与曲线C1趋于一致,以得到校核后的充电枪头仿真模型。
具体地,可调整充电枪头的拉伸弹性模量,通过多次尝试和校核,最终确认将拉伸弹性模量由7000MPa变更为7050MPa时,仿真结果与试验结果保持了较好的一致性,故将充电枪头的拉伸弹性模量确定为7050MPa,用于之后的碾压仿真。校核后的结果如图4所示。
S204,通过轮胎仿真模型对校核后的充电枪头仿真模型进行碾压仿真,得到仿真场景中充电枪头的变形量U1。
其中,如图5所示,在充电枪或充电枪头的仿真模型中,各零件均采用四面体网格。在轮胎的仿真模型中,轮辋和轮毂采用四面体网格,轮辋和轮毂之外的零件采用中面网格。
在充电枪或充电枪头的仿真模型中,可采用一维刚性单元模拟螺栓连接,各零件之间创建自接触。
在车辆轮胎的仿真模型中,可采用beam单元来模拟轮胎的钢丝带束层,胎面采用完全弹性材料,轮辋和轮毂采用刚性材料,胎侧面分成四个环形区域,分别赋予不同的厚度以模拟真实的轮胎情况,对整个轮胎网格以质量点配重,使轮胎的质量达到国标要求,例如500kg,且使轮胎仿真模型的质心坐标尽可能与实际轮胎的质心坐标保持一致,对轮胎的内腔施加一定的气压,例如220kPa,以模拟国标规定的胎压状态。
在碾压仿真时,轮胎保持恒定的速度,例如8km/h,沿直线方向做旋转运动,以模拟车辆的正常行驶状态。
S205,通过轮胎对充电枪头进行碾压试验,得到试验场景中充电枪头的变形量U2。
具体地,可在车辆碾压试验机上按照GB/T20234.1-2015的要求对充电枪头进行碾压试验,通过高速摄像机对整个碾压过程进行记录,对充电枪头的变形量进行精确记录,得到充电枪头的变形量U2。
S206,将U1与U2进行校核,通过多次调整轮胎仿真模型中的材料参数,使得U1与U2趋于相等,以得到校核后的轮胎仿真模型。
具体地,可通过多次调整轮胎胎面材料的弹性模量,使碾压仿真的充电枪头变形量U1与碾压试验中的充电枪头变形量U2尽可能接近,最终得到校核后的轮胎仿真模型B,该模型B可以用于其它研发阶段的充电枪头碾压仿真中。
在本发明的一个具体实施例中,C1与C2的校核、U1与U2的校核,可按照仿真结果与试验结果误差范围在5%至10%之内的标准,即C2与C1每个横坐标对应的纵坐标的偏差在5%至10%之内,U1与U2的偏差在5%至10%之内。
在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其它方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或多个用于实现特定逻辑功能或过程步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括其它方式的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。