CN113312828B - 汽车燃油管路完整性判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车燃油管路完整性判定方法，具体含有以下步骤：1）获取汽车完整的燃油管路CAD数据和相关物料清单表格；2）建立燃油管路的有限元模型，并将其加入到车体有限元模型中；3）在车体有限元碰撞模型中加载相关的碰撞工况；4）使用有限元求解软件计算车体有限元碰撞模型；5）从计算结果中提取燃油管路上的应力和应变值，并确定其对应的位置；6）分别判断金属材质燃油管路和非金属材质燃油管路的完整性，如结果不符合燃油管路完整性要求，则重新修改燃油管路的设计参数后，执行步骤1）；否则，结束。本发明提高了汽车燃油管路开发的工作效率，缩短了汽车开发的周期，减小了汽车开发的成本。

Description

汽车燃油管路完整性判定方法

技术领域

本发明涉及一种管路完整性判定方法，特别涉及一种汽车燃油管路完整性判定方法。

背景技术

汽车上的燃油管路的破裂会导致燃油泄漏，国家标准GB11551-2014《汽车正面碰撞的乘员保护》、GB20072-2006《乘用车后碰撞燃油系统安全要求》、GB18296-2001《汽车燃油箱安全性能要求和试验方法》等，对碰撞试验后汽车燃油泄漏做出了具体规定：若燃油供给系统存在液体连续泄漏，则在碰撞后前5min平均泄漏速率不得大于30g/min；如果来自燃油供给系统的液体与来自其他系统的液体混合，且不同的液体不容易分离和辨认，则在评定连续泄漏时，收集到的所有液体都应计入。

燃油管路一旦发生破裂，造成燃油泄露，有可能使车辆无法正常行驶，甚至发生火灾，造成无法预料的后果。因此，燃油管路的设计应具有较高的安全性，即要求燃油管路在法定工况下不能破裂。

汽车燃油系统泄漏，包括燃油箱、燃油管路等零部件失效导致的泄漏，泄漏方式多种多样，判定方法和手段各不相同。

目前，对汽车碰撞后燃油管路系统完整性的验证方法基本都是通过实车碰撞试验来完成，如果不满足完整性要求，则对燃油管路系统进行更改设计，然后继续进行实车验证试验，这样车型的开发周期会很长，开发费用巨大，反复设计的成本也会非常大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种汽车燃油管路完整性判定方法，该方法提高了汽车燃油管路开发的工作效率，缩短了汽车开发的周期，减小了汽车开发的成本。

本发明的技术方案：

一种汽车燃油管路完整性判定方法，含有以下步骤：

步骤1、从汽车燃油管路CAD数据存储地址或者管件工程师处获取汽车完整的燃油管路CAD数据和相关物料清单BOM（Bill of Material）表格；

步骤2、按照公司有限元建模规范，特别单独针对燃油管路完整性特别制定的建模规范，建立燃油管路的有限元模型，并且把该燃油管路的有限元模型加入到车体有限元模型中，建立一个车体有限元碰撞模型；

步骤3、在车体有限元碰撞模型中加载相关的碰撞工况；由于车体碰撞工况非常多，且不同市场或国家对同一工况的速度要求也可能不一样，故要针对需要分析工况，假设相关的碰撞工况约束条件，组成一个可以计算的有限元模型；

步骤4、使用可以求解大变形、材料非线性的有限元求解软件计算步骤3处理过的车体有限元碰撞模型；可以按照规定的计算时长，准确完成车体有限元模型的计算；

步骤5、从步骤4的计算结果中提取和记录燃油管路上的应力和应变值，并确定应力对应的位置和应变值对应的位置；

步骤6、对燃油管路各部分的材质进行确定，燃油管路中含有金属材质燃油管路和非金属材质燃油管路；其中，非金属材质燃油管路主要怕尖锐物切割、穿刺、挂蹭等；

对于金属材质燃油管路，执行步骤7；对于非金属材质燃油管路，执行步骤8；

步骤7、如果金属材质燃油管路上的所有应变值都小于金属材料的断裂许用应变值，则认定金属材质燃油管路符合完整性要求，执行步骤11；否则，认定金属材质燃油管路不符合完整性要求，将不小于金属材料的断裂许用应变值的应变值称为失效应变值，根据失效应变值对应的位置，修改金属材质燃油管路及相关零部件设计，然后执行步骤1；

步骤8、如果非金属材质燃油管路上的所有应变值都小于非金属材质燃油管路的许用应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行步骤11；否则，将不小于非金属燃油管路的许用应变值的应变值称为非正常应变值，执行步骤9；

步骤9、如果是由于非金属材质燃油管路弯曲变形导致出现非正常应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行步骤11；否则，执行步骤10；

步骤10、如果是由于友好接触面接触非金属材质燃油管路导致出现非正常应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行步骤11；否则，认定非金属材质燃油管路不符合完整性要求，根据非正常应变值对应的位置，修改非金属材质燃油管路及相关零部件设计，然后执行步骤1；

步骤11、结束。

步骤2中，建立燃油管路的有限元模型时，对于直管的燃油管路，其截面上一圈的有限元网格数量一般不少于6个，对于弯曲处的燃油管路，其截面上一圈绝对不允许使用3个有限元网格，这样会导致该弯曲处的燃油管变硬，不能准确反应燃油管的物理特性；有限元网格采用壳单元或实体单元；燃油管路中的卡夹也要建模，燃油管和卡夹之间的实际连接一般是可活动的，在有限元软件中可以使用接触模拟这种连接方式；燃油管和接头处的建模，最好添加测试燃油管和接头处零部件碰撞中受力程度的测量建模方法；

燃油管路的尺寸最好不要比车体有限元模型中的最小网格尺寸小；车体有限元模型为整车有限元模型，或为车辆局部有限元模型，或为车辆零部件有限元模型。

步骤3中，碰撞工况为正面100%刚性墙碰撞，或为偏置变形壁障（ODB）工况，或为小偏置碰撞。

步骤4中，有限元求解软件为LS-DYNA软件；步骤5中，采用HYPERVIEW软件从步骤4的计算结果中提取燃油管路的应力和应变值。

步骤6中，根据步骤1中得到的相关物料清单表格确定燃油管路中的金属材质燃油管路和非金属材质燃油管路；步骤7中，金属材料的断裂许用应变值由金属材质燃油管路的材料拉伸试验获得；步骤8中，由于非金属材质燃油管路的断裂许用值一般都非常大，常见的范围为50%--300%；因此，定义非金属材质燃油管路的许用应变值为3%-48%；修改许用应变值可以方便查找非金属材质燃油管路的哪个地方变形了。

步骤10中，友好接触面是指接触面积的半径大于0.5mm的接触面，非金属材质燃油管路不符合完整性要求的原因是有不允许的情况导致出现非正常应变值。

不允许的情况含有：非金属材质燃油管路拉伸变形、非友好接触面接触非金属材质燃油管路。

非友好接触面是指接触面积的半径小于等于0.5mm的接触面，非友好接触面一般是尖锐物的接触面，比如：小螺钉挤压非金属材质燃油管路，小螺钉的直径小于非金属材质燃油管的断面直径。

本发明的有益效果：

本发明先把汽车燃油管路的有限元模型加入到车体有限元模型中，建立一个车体有限元碰撞模型，再在车体有限元碰撞模型中加载相关的碰撞工况，采用有限元仿真分析的方法来判断碰撞后燃油管路的完整性，如果燃油管路不符合完整性要求，则更改燃油管路的设计方案，重新进行计算，然后再按照上面的判断方法来判断碰撞后燃油管路的完整性，多次迭代之后，得到了满足完整性要求的燃油管路设计方案；本发明提高了汽车燃油管路开发的工作效率，缩短了汽车开发的周期，减小了汽车开发的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中燃油管路完整性判定方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例：参见图1。

如图1所示，本发明汽车燃油管路完整性判定方法含有以下步骤：

S1、从汽车燃油管路CAD数据存储地址或者管件工程师处获取汽车完整的燃油管路CAD数据和相关物料清单BOM（Bill of Material）表格，对于车体其他部分的CAD数据和相关物料清单BOM（Bill of Material）表格的获取和对应的有限元建模应当在本步骤之前完成；

S2、按照公司有限元建模规范，特别单独针对燃油管路完整性特别制定的建模规范，建立燃油管路的有限元模型，并且把该燃油管路的有限元模型加入到车体有限元模型中，建立一个车体有限元碰撞模型；

S3、在车体有限元碰撞模型中加载相关的碰撞工况；由于车体碰撞工况非常多，且不同市场或国家对同一工况的速度要求也可能不一样，故要针对需要分析工况，假设相关的碰撞工况约束条件，组成一个可以计算的有限元模型；

S4、使用可以求解大变形、材料非线性的有限元求解软件计算S3处理过的车体有限元碰撞模型；可以按照规定的计算时长，准确完成车体有限元模型的计算；

S5、从S4的计算结果中提取和记录燃油管路上的应力和应变值，并确定应力对应的位置和应变值对应的位置；

S6、对燃油管路各部分的材质进行确定，燃油管路中含有金属材质燃油管路和非金属材质燃油管路；其中，非金属材质燃油管路主要怕尖锐物切割、穿刺、挂蹭等；

对于金属材质燃油管路，执行S7；对于非金属材质燃油管路，执行S8；

S7、如果金属材质燃油管路上的所有应变值都小于金属材料的断裂许用应变值，则认定金属材质燃油管路符合完整性要求，执行S11；否则，认定金属材质燃油管路不符合完整性要求，将不小于金属材料的断裂许用应变值的应变值称为失效应变值，根据失效应变值对应的位置，修改金属材质燃油管路及相关零部件设计，然后执行S1；

S8、如果非金属材质燃油管路上的所有应变值都小于非金属材质燃油管路的许用应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行S11；否则，将不小于非金属燃油管路的许用应变值的应变值称为非正常应变值，执行S9；

S9、如果是由于非金属材质燃油管路弯曲变形导致出现非正常应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行S11；否则，执行S10；

S10、如果是由于友好接触面接触非金属材质燃油管路导致出现非正常应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行S11；否则，认定非金属材质燃油管路不符合完整性要求，根据非正常应变值对应的位置，修改非金属材质燃油管路及相关零部件设计，然后执行S1；

S11、结束。

S2中，建立燃油管路的有限元模型时，对于直管的燃油管路，其截面上一圈的有限元网格数量一般不少于6个，对于弯曲处的燃油管路，其截面上一圈绝对不允许使用3个有限元网格，这样会导致燃油管变硬，不能准确反应燃油管的物理特性；有限元网格采用壳单元；燃油管路中的卡夹也要建模，燃油管和卡夹之间的实际连接一般是可活动的，在有限元软件中可以使用接触模拟这种连接方式；燃油管和接头处的建模，最好添加测试燃油管和接头处零部件碰撞中受力程度的测量建模方法；燃油管路的尺寸最好不要比车体有限元模型中的最小网格尺寸小；车体有限元模型为整车有限元模型。

本实施例中，S3所述的碰撞工况为正面100%刚性墙碰撞。

S4中，有限元求解软件为LS-DYNA软件；S5中，采用HYPERVIEW软件从S4的计算结果中提取燃油管路的应力和应变值。

S6中，根据S1中得到的相关物料清单表格确定燃油管路中的金属材质燃油管路和非金属材质燃油管路；S7中，金属材料的断裂许用应变值由金属材质燃油管路的材料拉伸试验获得；S8中，由于非金属材质燃油管路的断裂许用值一般都非常大，常见的范围为50%--300%；因此，定义非金属材质燃油管路的许用应变值为3%-48%；修改许用应变值可以方便查找非金属材质燃油管路的哪个地方变形了。

S10中，友好接触面是指接触面积的半径大于0.5mm的接触面，非金属材质燃油管路不符合完整性要求的原因是有不允许的情况导致出现非正常应变值。

不允许的情况含有：非金属材质燃油管路拉伸变形、非友好接触面接触非金属材质燃油管路。

非友好接触面是指接触面积的半径小于等于0.5mm的接触面，非友好接触面一般是尖锐物的接触面，比如：小螺钉挤压非金属材质燃油管路，小螺钉的直径小于非金属材质燃油管的断面直径。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种汽车燃油管路完整性判定方法，其特征是：含有以下步骤：

步骤1、从燃油管路CAD数据库或管件工程师处获取汽车完整的燃油管路CAD数据和相关物料清单表格；

步骤2、根据获取的燃油管路CAD数据和物料清单在建模软件中建立燃油管路的有限元模型，并且把该燃油管路的有限元模型加载到车体有限元模型中，建立车体有限元碰撞模型；

步骤3、在步骤2所建立的车体有限元碰撞模型中加载相关的碰撞工况；

步骤4、对加载相关碰撞工况的车体有限元碰撞模型使用有限元求解软件计算其燃油管路上的应力和应变值；

步骤5、从步骤4的计算结果中提取和记录燃油管路上的应力和应变值，并确定应力对应的位置和应变值对应的位置；

步骤6、对燃油管路各部分的材质进行确定，燃油管路中同时包含有金属材质燃油管路和非金属材质燃油管路的，对于金属材质燃油管路，执行步骤7；对于非金属材质燃油管路，执行步骤8；

步骤7、如果金属材质燃油管路上的所有应变值都小于金属材料的断裂许用应变值，则认定金属材质燃油管路符合完整性要求，执行步骤11；否则，认定金属材质燃油管路不符合完整性要求，将不小于金属材料的断裂许用应变值的应变值称为失效应变值，根据失效应变值对应的位置，修改金属材质燃油管路及相关零部件的设计参数后，然后执行步骤1；

步骤8、如果非金属材质燃油管路上的所有应变值都小于非金属材质燃油管路的许用应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行步骤11；否则，将不小于非金属燃油管路的许用应变值的应变值称为非正常应变值，执行步骤9；

步骤9、如果是由于非金属材质燃油管路弯曲变形导致出现非正常应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行步骤11；否则，执行步骤10；

步骤10、如果是由于友好接触面接触非金属材质燃油管路导致出现非正常应变值，则认定非金属材质燃油管路符合完整性要求，执行步骤11；否则，认定非金属材质燃油管路不符合完整性要求，根据该非正常应变值对应的位置，修改非金属材质燃油管路及相关零部件的设计参数，然后执行步骤1；

步骤11、结束；

步骤10中，友好接触面是指接触面积的半径大于0.5mm的接触面，非金属材质燃油管路不符合完整性要求的原因是有不允许的情况导致出现非正常应变值。

2.根据权利要求1所述的汽车燃油管路完整性判定方法，其特征是：所述步骤2中，建模软件为LS-DYNA软件，在建立燃油管路的有限元模型时，燃油管截面上一圈的有限元网格数量不少于6个；有限元网格采用壳单元或实体单元；燃油管路中的卡夹也要建模；车体有限元模型为整车有限元模型，或为车辆局部有限元模型，或为车辆零部件有限元模型。

3.根据权利要求1所述的汽车燃油管路完整性判定方法，其特征是：所述步骤3中，碰撞工况为正面100%刚性墙碰撞，或为偏置变形壁障工况，或为小偏置碰撞。

4.根据权利要求1所述的汽车燃油管路完整性判定方法，其特征是：所述步骤4中，有限元求解软件为LS-DYNA软件；步骤5中，采用HYPERVIEW软件从步骤4的计算结果中提取燃油管路的应力和应变值。

5.根据权利要求1所述的汽车燃油管路完整性判定方法，其特征是：所述步骤6中，根据步骤1中获取的相关物料清单表格来确定燃油管路各部分的材质；步骤7中，金属材料的断裂许用应变值由金属材质燃油管路的材料拉伸试验获得；步骤8中，定义非金属材质燃油管路的许用应变值为3%-48%。

6.根据权利要求1所述的汽车燃油管路完整性判定方法，其特征是：所述不允许的情况含有：非金属材质燃油管路拉伸变形、非友好接触面接触非金属材质燃油管路。

7.根据权利要求6所述的汽车燃油管路完整性判定方法，其特征是：所述非友好接触面是指接触面积的半径小于等于0.5mm的接触面。

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