CN113792386A - 一种悬架系统零件的有限元自动建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及CAE仿真技术领域，具体公开了一种悬架系统零件的有限元自动建模方法。本发明提供的悬架系统零件的有限元自动建模方法，在设计初期无需输入待建模的零件的几何图，根据输入的参数建立虚拟模型，可以用于初期的有限元仿真；本发明提供的建模方法考虑了零件位置的自适应问题，能有效防止畸形单元的出现，适用于自动化建模；此外，在后期详细设计阶段，本发明提供的建模方法也可以根据计算目适当选择使用，减小了模型规模，降低了计算时间。在使用本发明提供的建模方法时，只使用到了简单的梁单元，不涉及复杂的三维单元，因此可以不调用hypermesh等前处理软件，自动化程序直接生成模型文件。

Description

一种悬架系统零件的有限元自动建模方法

技术领域

本发明涉及CAE仿真技术领域，尤其涉及一种悬架系统零件的有限元自动建模方法。

背景技术

底盘悬架系统设计开发过程中，需要对悬架系统的各个零件进行有限元仿真，在进行有限元仿真前，通常是先建立相关零件的有限元模型。现有技术中，常见的有限元建模方法包括以下两种：一是简化建模，如图1所示，将零件简化为少数的几个单元或节点，缺点是模型精度低，优点是不需要零件的详细几何输入，并且计算速度快，适合用于设计前期分析和作为其他零件分析的边界等；二是详细建模，如图2所示，采用几十万甚至上百万个节点和实体单元详细画出零件的形状，缺点是需要在零件三维几何设计完成后才能建模，计算速度慢，优点是计算结果精度高，可用于设计中、后期。

从模型的外观角度可知，如图1所示，现有技术中在建模时需要手动画出零件的几何形状，先把零件的几何导入前处理软件，然后在前处理软件中，对零件几何进行人工操作，手动找出一些有代表性的点的位置，这些点通常是横梁、纵梁和各臂/耳片轮廓的中心线的交点,最后用beam单元连接相应的点，把外形连出来，单元数相对较少。上述过程适用于手动建模，但是以目前程序的智能程度，无法根据几何体外型来判断零件的外型特征和判断硬点等的数量和类别，也就无法判断出有代表性的点在哪儿，更无法判断哪些点之间需要由梁单元连在一起，哪些之间不需要，因此上述做法是不能用于自动化程序的。

从自动化建模角度可知，现有技术中通常是建立出一套简化的梁单元组成的悬架系统模型，然后以这个建立好的系统模型为模板，自动修改替换硬点坐标等参数。上述做法有可能带来以下建模适应性的问题：

1)不同类型的悬架系统(如E型多连杆式后悬架和梯形臂多连杆式后悬架)内，零件的结构不同，以后悬副车架为例，E型多连杆式后悬架和梯形臂多连杆式后悬架的副车架的硬点不同，如表1所示，因此如果采用修改模板的思路来建模，就需要准备很多个模板和判断选择使用其中的哪一个模板。

表1不同类型副车架硬点对比

2)对每一个车型来说，受整车长宽高尺寸的影响和整车布局的影响，悬架系统在整车系下的位置都是不同的，例如前悬架和后悬架的位置差别更大。如果通过改变模板的硬点坐标来建模，那么悬架系统零件上不是硬点的节点就会缺少定位输入，从而可能生成畸形的网格。如果不是硬点的节点需要通过计算来判断位置，也可以实现，但是需要设计一套比较复杂的算法来适应所有情况。因为实际建模过程中不只有整体位置移动，还有硬点相对位置的移动，硬点的布局变化等等，因此要设计一套能考虑到所有特殊情况避免模型畸形的算法非常困难。

3)即使是相同类型的悬架系统，以副车架为例，副车架硬点的布局也可能有差别。如梯形臂多连杆后悬架，三个控制臂与副车架相连的相对位置如果有变化，修改模板也可能引起模型的形状畸变，通常来说，模板中的连接关系已经固定了，难以适应这种变化。另外，副车架与发动机悬置的接口点，数量也可能变化，如有可能3点/4点固定，对于前悬架来说，有的悬置固定点不一定位于副车架上。副车架与转向机的接口点是否存在，也是由结构决定的。修改模板建模的方法难以适应上述多样的变化。

因此，亟需提供一种悬架系统零件的有限元自动建模方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬架系统零件的有限元自动建模方法，适用于自动化程序的建模流程，有效防止畸形单元的出现，简化了建模方法，提高了建模精度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种悬架系统零件的有限元自动建模方法，包括：

在设定的模板中输入整车坐标系下的待建模的零件的硬点坐标和确定待建模的零件与其他零件连接点的连接类型；

确定待建模的零件的安装点的坐标；

在所述硬点处建立节点；

根据所述节点、所述安装点的坐标和程序内嵌的缩放系数建立形状控制点；

在相邻的所述形状控制点之间设置多个位置控制点；

使用梁单元连接与硬点对应的节点、所述形状控制点和所述位置控制点；

建立待建模的零件与其他零件连接点处的衬套单元，并定义所述衬套单元的属性和所述梁单元的截面属性；

输出模型至指定文件夹。

可选地，在所述硬点处建立节点具体包括：

若是具有相互对称的所述硬点，则与所述硬点相对应的建立对称的节点；

若是具有非对称的所述硬点，则建立与该所述硬点相对应的节点。

可选地，根据所述节点、所述安装点的坐标和程序内嵌的缩放系数建立形状控制点具体包括：

确定将多个与所述安装点对应的所述节点连接形成的形状的形心M；

以形心M为坐标原点，根据缩放系数对所述节点在以M为坐标原点的x方向和y方向上进行缩放，得出与所述节点对应的所述形状控制点的坐标，并建立所述形状控制点。

可选地，所述缩放系数包括多组，每组所述缩放系数对应一个所述节点，每组所述缩放系数均包括对应的所述节点在x轴方向的缩放系数k_x和在y轴方向的缩放系数k_y。

可选地，根据多个已经完成设计的成熟车型的零件的模型，获取每个模型中的每个节点在x轴方向的第一缩放系数k_x1和在y轴方向的第一缩放系数k_y1；

将多个模型的相同所述节点的在x轴方向的第一缩放系数k_x1相加并取平均值得出该所述节点在x轴方向的缩放系数k_x，将多个模型的相同所述节点的在y轴方向的第一缩放系数k_y1相加并取平均值得出该所述节点在y轴方向的缩放系数k_y。

可选地，在相邻的所述形状控制点之间设置多个位置控制点之后包括：

确定与非安装点的所述硬点对应的所述节点距离最短的所述位置控制点作为交叉点。

可选地，建立待建模的零件与其他零件连接点处的衬套单元具体包括：

在所述安装点处建立重合节点；

使用连接单元连接所述重合节点和所述安装点。

可选地，定义所述衬套单元的属性包括定义所述衬套单元的刚度。

可选地，定义所述衬套单元的刚度具体包括：若待建模的零件与其他零件连接点的连接类型为硬连接，则所述连接单元的刚度值为内嵌在软件中的各方向默认的刚度值；

若待建模的零件与其他零件连接点的连接类型为软连接，则所述连接单元的刚度值根据设定的模板输入。

可选地，定义所述梁单元的截面属性包括：

将所述梁单元的截面赋予根据统计得出的截面形状和属性参数，判断是否需要修改属性参数，若是，则重新定义梁单元截面的属性参数。

本发明的有益效果：

本发明提供的悬架系统零件的有限元自动建模方法，在设计初期无需输入待建模的零件的几何图，根据输入的参数建立虚拟模型，可以用于初期的有限元仿真；本发明提供的建模方法考虑了零件位置的自适应问题，能有效防止畸形单元的出现，适用于自动化建模；此外，在后期详细设计阶段，本发明提供的建模方法也可以根据计算目适当选择使用，减小了模型规模，降低了计算时间。在使用本发明提供的建模方法时，只使用到了简单的梁单元，不涉及复杂的三维单元，因此可以不调用hypermesh等前处理软件，自动化程序直接生成模型文件。

附图说明

图1是现有技术中副车架简化梁单元模型；

图2是现有技术中副车架实体单元模型；

图3是本发明实施例提供的悬架系统零件的有限元自动建模方法的主要步骤流程图；

图4是本发明实施例提供的悬架系统零件的有限元自动建模方法的详细步骤流程图；

图5是本发明实施例提供的常见的梁截面的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的数据统计的示意图；

图7是本发明实施例提供的副车架的建模规则的示意图；

图8是本发明实施例提供的梯形臂的建模规则的示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供了一种悬架系统零件的有限元自动建模方法，应用于悬架系统的各个零件的建模。具体地，如图3所示，本实施例提供的悬架系统零件的有限元自动建模方法主要包括：

在设定的模板中输入整车坐标系下的待建模的零件的硬点坐标和确定待建模的零件与其他零件连接点的连接类型；

确定待建模的零件的安装点的坐标；

在硬点处建立节点；

根据节点、安装点的坐标和程序内嵌的缩放系数建立形状控制点；

在相邻的形状控制点之间设置多个位置控制点；

使用梁单元连接与硬点对应的节点、形状控制点和位置控制点；

建立待建模的零件与其他零件连接点处的衬套单元，并定义衬套单元的属性和梁单元的截面属性；

输出模型至指定文件夹。

本实施例提供的悬架系统零件的有限元自动建模方法，在设计初期无需输入待建模的零件的几何图，根据输入的参数建立虚拟模型，可以用于初期的有限元仿真；本实施例提供的建模方法考虑了零件位置的自适应问题，能有效防止畸形单元的出现，适用于自动化建模；此外，在后期详细设计阶段，本实施例提供的建模方法也可以根据计算目适当选择使用，减小了模型规模，降低了计算时间。在使用本实施例提供的建模方法时，只使用到了简单的梁单元，不涉及复杂的三维单元，因此可以不调用hypermesh等前处理软件，自动化程序直接生成模型文件。

图4是本实施例提供的悬架系统零件的有限元自动建模方法的详细步骤流程图，下面根据图4介绍本实施例提供的悬架系统零件的有限元自动建模方法。

悬架系统零件的有限元自动建模方法包括以下步骤：

步骤一、在设定的模板中输入整车坐标系下的待建模的零件的硬点坐标和确定待建模的零件与其他零件连接点的连接类型。

具体地，如表2提供的是副车架的硬点的输入数据模板，在该模板内输入待建模零件的在整车坐标系下的硬点坐标，在表2中所示的具有“必填”项的硬点的坐标值时必须要输入的，否则程序将无法运行。“选填”项是在待仿真的零件具有该硬点时才需要输入。若是在整车坐标系下具有对称的硬点，则默认输入单侧数据即可。表2中的硬点坐标值根据实际建模进行填写。

零件与其他零件的连接类型通常包括软连接和硬连接，针对不同的连接类型，输入的参数也不同。

表2输入数据模板(硬点)

步骤二、确定待建模的零件的安装点的坐标。

具体地，不同类型的零件，安装点的个数不同，安装点的位置也不同，安装点还可以分为普通的安装点、悬置安装点、转向机安装点等，不同类型的零件，安装点的种类也不同。在实际仿真建模时，根据实际零件的类型，设置安装点的个数，输入安装点对应的坐标，及有针对性的输入其他所需参数的坐标值。

本实施例中的安装点即为硬点中的一部分。

步骤三、在硬点处建立节点。

在本实施例中，生成的节点的数量由硬点决定，相同零件类型不同时，只需要修改表2中硬点名称和坐标即可。在实际建立节点时，若是具有相互对称的硬点，则与硬点相对应的建立对称的节点；若是具有非对称的硬点，则建立与该硬点相对应的节点。

步骤四、根据节点、安装点的坐标和程序内嵌的缩放系数建立形状控制点。

形状控制点主要用于描述待仿真的零件的位置，在本实施例中，确定将多个与安装点对应的节点连接形成的形状的形心M，以形心M为坐标原点，根据缩放系数对节点在以M为坐标原点的x方向和y方向上进行缩放，得出与节点对应的形状控制点的坐标，并建立形状控制点。

进一步地，缩放系数包括多组，每组缩放系数对应一个节点，每组缩放系数均包括对应的节点在x轴方向的缩放系数k_x和在y轴方向的缩放系数k_y。具体地，本实施例中的一个节点在x方向上以M为中心按照缩放系数k_x进行缩放确定该节点在以M为坐标原点的x方向上的位置，该节点在y方向上以M为中心按照缩放系数k_y进行缩放确定该节点在以M为坐标原点的y方向上的位置。

在本实施例中，缩放系数的确定方式为：根据多个已经完成设计的成熟车型的零件的模型，获取每个模型中的每个节点在x轴方向的第一缩放系数k_x1和在y轴方向的第一缩放系数k_y1；将多个模型的相同节点的在x轴方向的第一缩放系数k_x1相加并取平均值得出该节点在x轴方向的缩放系数k_x，将多个模型的相同节点的在y轴方向的第一缩放系数k_y1相加并取平均值得出该节点在y轴方向的缩放系数k_y。

在另一实施例中，还可以在相邻的安装点的连线上设置形状控制点。通过对已有的多个相关零件的几何形状进行统计，确定针对每个形状控制点的缩放系数，在安装点的坐标基础上进行缩放得出对应的形状控制点的坐标，并建立形状控制点。缩放系数的确定方式与上述相同，在此不再详细叙述。

步骤五、在相邻的形状控制点之间设置多个位置控制点。

位置控制点可以控制连接位置控制点的梁单元的长度，避免梁单元过长或者过短，还可以定位交叉点，交叉点是建立副车架模型所必须的。位置控制点的均布与设置的密度保证建出的模型不会因为硬点坐标的变化而产生畸形，具有自适应性。

步骤六、确定与非安装点的硬点对应的节点距离最短的位置控制点作为交叉点。

交叉点是位置控制点中的一部分，每一个B类或C类硬点对应的节点会有一个与之对应的交叉点，确定与该类节点对应的距离最近的位置控制点即为交叉点，交叉点是零件的各个部件之间存在的交叉的位置。

位置控制点设置的数量不应太少，以保证任何一个B类或C类硬点定位出的交叉点与实际位置接近，提高仿真精度。

步骤七、使用梁单元连接与硬点对应的节点、形状控制点和位置控制点以形成虚拟模型。

步骤八、建立待建模的零件与其他零件连接点处的衬套单元，并定义衬套单元的属性和梁单元的截面属性。

在本实施例中的一种实施方式中，建立与安装点对应的重合节点，使用连接单元连接重合节点和安装点。根据步骤一中确定的待建模的零件与其他零件连接点的连接类型定义衬套单元的属性，衬套单元的属性包括衬套单元的刚度。若待建模的零件与其他零件连接点的连接类型为硬连接，则连接单元的刚度值为内嵌在软件中的各方向默认的刚度值；若待建模的零件与其他零件连接点的连接类型为软连接，则连接单元的刚度值根据设定的模板输入，衬套刚度输入数据模板如表3所示，表3中各个数据的坐标值根据实际建模进行填写。

表3输入数据模板(衬套刚度)

在本实施例的另一种实施方式中，衬套单元还可以建立在与待建模的零件连接的其他零件上，根据实际应用进行设置。

在本实施例中，将梁单元的截面赋予根据统计得出的截面形状和属性参数，判断是否需要修改属性参数，若是，则重新定义梁单元截面的属性参数。具体地，截面的形状可以为矩形闭口、圆形闭口或工字梁等，如图5所示，以各个面厚度均等的矩形闭口梁(图5a)为例进行说明：此时t1＝t2＝t3＝t4＝t，描述梁截面特征仅需要3个参数，即厚度t、高度b和宽度a。对多个零件进行尺寸分析，找出对这三个参数影响最大的因素。通常t与工艺相关，可以取恒定值，嵌入程序中，a和b影响零件的截面大小，也就影响了零件的整体刚度。对于有刚度要求的零件来说，当厚度一定时，截面越大刚度越大，零件整体尺寸越大刚度越小。先根据经验建立一个a和b的指定函数关系，b＝f1(a)，此时截面性能就简化为a的单因素变量。然后对各个零件进行统计，画出a与某个特征尺寸c的统计图，见图6，建立a和c的统计回归函数a＝f(c)，c可由待建模零件的硬点计算得出，这样就建立了待建模零件的硬点坐标和截面参数[S]＝<t,a,b>的函数，将这个函数关系嵌入自动化程序中，程序根据输入条件自动计算，推测出预计的截面属性[S0]。

如果对程序推测出的[S0]不满意，也可以通过GUI界面手动修改为[S1]＝<t1,a1,b1>，以重新定义梁单元截面的属性参数。

步骤九、输出模型至指定文件夹。

以abaqus软件为例，计算文件为.inp格式，则输出.inp文件。可以根据后续使用的计算软件来调整输出文件格式，如后续仿真计算使用nastran软件，则输出.bdf格式文件。自动化程序中需要根据实际需求来编写不同的写文件模块。

本实施例提供的自动建模方法，从模型的外观角度，能在没有几何实体的情况下自动建立虚拟模型，该虚拟模型的外观是根据嵌入的程序的运算规则计算得出的，运算规则是根据其他车已经完成设计的副车架结构特点总结出来的，得出的虚拟模型更接近实际结构，该方法也可以用于前期仿真分析。本实施例提供的自动建模方法建立的模型的单元数相对现有技术中如图1所示的模型的单元数较多，单元数足够多，分段就足够多，如果分别定义各段的截面属性，在详细设计阶段能得到接近零件实际轮廓的模型，提高了仿真精度。

从自动化建模角度，本实施例提供的自动建模方法不使用模板模型，依靠输入参数进行判断，进入不同类别的分支，然后依照各分支的不同规则直接建模，适应性更好，降低出错的可能性。本实施例提供的自动建模方法不需要考虑移动模板，可以直接建模，避免因移动模板而出现建模畸形的问题。本实施例提供的自动建模方法解决了现有技术中对于相同而类型不同的零件通过修改模板建模，导致模型产生畸形的问题，对相同而类型不同的零件的建模适应性较强。

示例性的，将上述的悬架系统零件的有限元自动建模方法应用于悬架系统的副车架的建模上，包括以下步骤：

步骤一、在设定的模板中输入整车坐标系下的副车架的硬点坐标和确定副车架与整车车身连接点的连接类型。

根据上述表2提供的是副车架的硬点的输入数据模板，在该模板内输入副车架在整车坐标系下的硬点坐标，在表2中所示的具有“必填”项的硬点的坐标值时必须要输入的，否则程序将无法运行。“选填”项是在副车架具有该硬点时才需要输入。确定副车架与整车车身是否是软连接，例如橡胶衬套连接。

步骤二、确定副车架的安装点的坐标。

确定副车架是四点安装还是六点安装，以及悬架安装点的个数和转向机安装点的个数。

步骤三、在硬点处建立节点。

步骤四、根据节点、安装点的坐标和程序内嵌的缩放系数建立形状控制点。

如图7所示的副车架安装点的个数为六个，即根据安装点建立的六个节点为A0、B0、C0、D0、E0和F0，A0与D0对称设置，B0与E0对称设置，C0与F0对称设置。如果副车架安装点的个数为四个，即根据安装点建立的四个节点为A0、C0、D0和F0。

根据A0、C0、D0和F0形成的四边形，确定该四边形的形心M。以形心M为坐标原点，根据A0点的在x轴方向的缩放系数kx和在y轴方向的缩放系数ky得出与A0点对应的形状控制点a的坐标，进而确定形状控制点a的位置，按照上述方式依次得出B0点对应的形状控制点b的位置和C0点对应的形状控制点c的位置，参照图7，以M为坐标原点的坐标轴X^’为对称轴得出与a对称的形状控制点d、与b对称的形状控制点e及与c对称的形状控制点f。

步骤五、在相邻的形状控制点之间设置多个位置控制点。

如图7所示，在形状控制点a-b、b-c、c-f、f-e、e-d和d-a之间分别等间距插入N个位置控制点。

步骤六、确定与非安装点的硬点对应的节点距离最短的位置控制点作为交叉点。

交叉点是建立副车架模型所必须的，图7中每一个B类或C类节点都有一个与之对应的交叉点，确定与该类节点对应的距离最近的位置控制点即为交叉点，交叉点代表了副车架的耳片、臂或副车架的横纵梁的交叉位置。

步骤七、使用梁单元连接与硬点对应的节点、形状控制点和位置控制点以形成虚拟模型。

首先，建立副车架的横梁和纵梁，如图7所示，依次用梁单元连接形状控制点a-d之间的所有位置控制点、形状控制点d-e之间的所有位置控制点、形状控制点e-…一周循环回到点a。

其次，建立副车架上与车身相连的前、(中)后臂：用梁单元连接点A0和点a，建立副车架左前臂。此时也可以在A0和a之间插入几个节点再连接，这样可以建立更细致的模型。对于D0-d、C0-c、F0-f同样操作，建立右前臂、左后臂、右后臂。如果副车架为六点安装，则用同样的方法连接B0-b、E0-e。

最后，建立副车架上连接控制臂、稳定杆、悬置、转向机的耳片或臂：用上述相同的方法在CL1和PL1之间建立模型，其中CL1为B或C类硬点生成的节点，PL1为与CL1对应的交叉点，最后生成副车架的梁单元模型。

步骤八、建立副车架与整车车身连接点处的衬套单元，并定义衬套单元的属性和梁单元的截面属性。

如果副车架为四点安装，则在A0、C0、D0和F0四个节点的位置建立重合节点，如果副车架为六点安装，则在A0、B0、C0、D0、E0和F0六个节点的位置建立重合节点，通过连接单元连接重合节点和安装点，进而实现了衬套单元的建立。定义衬套单元的属性，即如果是硬连接，则输入硬连接的相关参数，如果是软连接，则输入软连接的相关参数，然后再根据截面形状定义梁单元的截面属性。如果对程序推测出的数据不满意，还可以进行手动修改。

步骤九、输出模型至指定文件夹。

示例性的，将上述的悬架系统零件的有限元自动建模方法应用于悬架系统的梯形臂的建模上，包括以下步骤：

步骤一、在设定的模板中输入整车坐标系下的梯形臂的硬点坐标和确定梯形臂与其他零件连接点的连接类型。

根据下述表4提供的是梯形臂的硬点的输入数据模板，在该模板内输入梯形臂在整车坐标系下的硬点坐标，在表4中所示的具有“必填”项的硬点的坐标值时必须要输入的，否则程序将无法运行。“选填”项是在梯形臂具有该硬点时才需要输入。确定梯形臂与其他零件是否是软连接，例如橡胶衬套连接。

表4硬点输入模板

步骤二、确定梯形臂的安装点的坐标。

步骤三、在硬点处建立节点。

步骤四、根据节点、安装点的坐标和程序内嵌的缩放系数建立形状控制点。

如图8所示的梯形臂安装点的个数为五个，即根据安装点建立的五个节点为H1、H2、H3、H4和H5。

建立四个形状控制点，形状控制点D1和D2在H1和H2的连线上，D3在H3和H5的连线上，D4在H4和H5的连线上。通过对已有的多个梯形臂的几何形状进行统计，确定针对每个形状控制点的缩放系数，在H1、H2、H3、H4和H5的坐标基础上进行缩放得出形状控制点D1、D2、D3和D4的坐标，并建立形状控制点。

步骤五、在相邻的形状控制点之间设置多个位置控制点。

如图8所示，在形状控制点D1-D2、D2-D3、D3-H5、H5-D4、D4-D1之间分别等间距插入足够数量的位置控制点，通常情况下，要达到好的效果一般需要设置5个以上位置控制点。

步骤六、确定与非安装点的硬点对应的节点距离最短的位置控制点作为交叉点。

图8中P1节点是稳定杆连杆点，P2节点是减震器下点，P1和P2都有一个与之对应的交叉点，确定与该类节点对应的距离最近的位置控制点即为交叉点，两个交叉点分别代表了稳定杆和减震器与梯形臂的连接位置。

在建模过程中，如果不存在P1和P2节点，则程序自动逃过。

步骤七、使用梁单元连接与硬点对应的节点、形状控制点和位置控制点以形成虚拟模型。

如图8所示，首先，依次用梁单元连接形状控制点D1-D2之间的所有位置控制点、形状控制点D2-D3之间的所有位置控制点、形状控制点D3-…一周循环回到点D1。

其次，用梁单元连接点H1和D1、H2和D2、H3和D3、H4和D4。此时也可以在H1和D1、H2和D2、H3和D3、H4和D4之间均插入几个节点再连接，这样可以建立更细致的模型。最后，使用梁单元连接P1和P2与其对应的交叉点。

步骤八、建立梯形臂与其他零件连接点处的衬套单元，并定义衬套单元的属性和梁单元的截面属性。

对于梯形臂的衬套单元是建立在与其连接的其他零件上。定义衬套单元的属性，梯形臂与其他零件的连接通常是衬套连接，则输入相关的参数，然后再根据截面形状定义梁单元的截面属性。如果对程序推测出的数据不满意，还可以进行手动修改。

步骤九、输出模型至指定文件夹。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，包括：

在设定的模板中输入整车坐标系下的待建模的零件的硬点坐标和确定待建模的零件与其他零件连接点的连接类型；

确定待建模的零件的安装点的坐标；

在所述硬点处建立节点；

根据所述节点、所述安装点的坐标和程序内嵌的缩放系数建立形状控制点；

在相邻的所述形状控制点之间设置多个位置控制点；

使用梁单元连接与硬点对应的节点、所述形状控制点和所述位置控制点；

建立待建模的零件与其他零件连接点处的衬套单元，并定义所述衬套单元的属性和所述梁单元的截面属性；

输出模型至指定文件夹。

2.根据权利要求1所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，在所述硬点处建立节点具体包括：

若是具有相互对称的所述硬点，则与所述硬点相对应的建立对称的节点；

若是具有非对称的所述硬点，则建立与该所述硬点相对应的节点。

3.根据权利要求1所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，根据所述节点、所述安装点的坐标和程序内嵌的缩放系数建立形状控制点具体包括：

确定将多个与所述安装点对应的所述节点连接形成的形状的形心M；

以形心M为坐标原点，根据缩放系数对所述节点在以M为坐标原点的x方向和y方向上进行缩放，得出与所述节点对应的所述形状控制点的坐标，并建立所述形状控制点。

4.根据权利要求1所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，所述缩放系数包括多组，每组所述缩放系数对应一个所述节点，每组所述缩放系数均包括对应的所述节点在x轴方向的缩放系数k_x和在y轴方向的缩放系数k_y。

5.根据权利要求4所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，根据多个已经完成设计的成熟车型的零件的模型，获取每个模型中的每个节点在x轴方向的第一缩放系数k_x1和在y轴方向的第一缩放系数k_y1；

将多个模型的相同所述节点的在x轴方向的第一缩放系数k_x1相加并取平均值得出该所述节点在x轴方向的缩放系数k_x，将多个模型的相同所述节点的在y轴方向的第一缩放系数k_y1相加并取平均值得出该所述节点在y轴方向的缩放系数k_y。

6.根据权利要求1所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，在相邻的所述形状控制点之间设置多个位置控制点之后包括：

确定与非安装点的所述硬点对应的所述节点距离最短的所述位置控制点作为交叉点。

7.根据权利要求1所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，建立待建模的零件与其他零件连接点处的衬套单元具体包括：

在所述安装点处建立重合节点；

使用连接单元连接所述重合节点和所述安装点。

8.根据权利要求7所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，定义所述衬套单元的属性包括定义所述衬套单元的刚度。

9.根据权利要求8所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，定义所述衬套单元的刚度具体包括：若待建模的零件与其他零件连接点的连接类型为硬连接，则所述连接单元的刚度值为内嵌在软件中的各方向默认的刚度值；

若待建模的零件与其他零件连接点的连接类型为软连接，则所述连接单元的刚度值根据设定的模板输入。

10.根据权利要求1所述的悬架系统零件的有限元自动建模方法，其特征在于，定义所述梁单元的截面属性包括：

将所述梁单元的截面赋予根据统计得出的截面形状和属性参数，判断是否需要修改属性参数，若是，则重新定义梁单元截面的属性参数。

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