CN114741887B - 保险杠耐久性分析方法、装置、计算机设备、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种保险杠耐久性分析方法、装置、计算机设备、存储介质。所述方法包括:在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中采集测试信号;基于测试路段的路面特征对测试信号进行分割,得到至少一个目标信号;构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。采用本方法能够提高汽车保险杠的耐久性分析精度。
Description
技术领域
本申请涉及仿真分析技术领域,特别是涉及一种保险杠耐久性分析方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
耐久性能是汽车保险杠结构必须满足的重要性能之一。常规的汽车保险杠耐久性能控制与验证都是利用台架或道路耐久测试,需要试制样车和样件,成本较高,且发现问题晚,导致开发周期过长。因此汽车行业近些年利用计算机进行虚拟仿真分析,可在产品开发前期,进行耐久性能的仿真分析与预测,提前发现保险杠结构的耐久性危险点,并通过结构改进与优化降低其疲劳安全隐患,提升后续道路耐久性实车验证一次性通过率,同时大幅缩短产品开发周期与成本。
传统的保险杠耐久性分析主要为频率响应振动强度法,通过在保险杠固定约束处施加一定频率范围内的重力场,考查其结构在共振情况下的结构应力及安全系数,由于其输入为非真实路况输入,同样没有耐久性损伤叠加因素,无法考查其真实耐久性寿命,因此其计算结果精度较低。
目前的保险杠耐久性分析普遍存在计算结果精度较低的问题。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够提高汽车保险杠耐久性分析精度的保险杠耐久性分析方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面,本申请提供了一种保险杠耐久性分析方法。所述方法包括:
在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;
基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;
构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;
根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;
调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
在其中一个实施例中,构建待测保险杠对应的多体动力学模型,包括:
构建待测保险杠的有限元模型;
构建初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。
在其中一个实施例中,任一目标信号所对应的子驱动文件的获取步骤包括:
将目标信号作为输入文件输入至多体动力学模型,根据多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;
调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数;
根据目标信号获取目标参数,计算响应参数与目标参数的差异;
若差异小于误差阈值,则将候选驱动文件作为与目标信号对应的子驱动文件。
在其中一个实施例中,方法还包括:
若差异不小于误差阈值,则调整候选驱动文件,并返回执行调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数的步骤。
在其中一个实施例中,应力应变参数包括时域历程应力参数和时域历程应变参数,根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,包括:
对待测保险杠进行模态分析,得到待测保险杠对应的模态应力和模态应变;
根据模态参与因子和模态应力和模态应变进行匹配耦合处理,得到待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数。
在其中一个实施例中,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析,包括:
根据备选材料特性和应力应变参数,获取备选材料特性对应的基材总损伤;
根据备选焊点方案和应力应变参数,获取备选焊点方案对应的焊接总损伤;
基于基材总损伤和焊接总损伤对待测保险杠进行耐久性分析。
第二方面,本申请还提供了一种保险杠耐久性分析装置。所述装置包括:
信号采集模块,用于在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;
信号分割模块,用于基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;
驱动计算模块,用于构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;
驱动生成模块,用于根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;
耐久分析模块,用于调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
第三方面,本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:
在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;
基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;
构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;
根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;
调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
第四方面,本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;
基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;
构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;
根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;
调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
第五方面,本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;
基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;
构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;
根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;
调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
上述保险杠耐久性分析方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品,通过在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号,所采集测试信号贴近日常用车时保险杠收到的震动冲击影响;基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件,每个子驱动文件都对应一种路况;根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件,驱动文件就包含了日常用车涉及的多种路况、以及每种路况对保险杠不同的震动冲击影响;调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。能够提高汽车保险杠的耐久性分析精度。
附图说明
图1为一个实施例中保险杠耐久性分析方法的流程示意图;
图2为一个实施例中6个三向加速度传感器的测点示意图;
图3为一个实施例中构建多体动力学模型的流程示意图;
图4为一个实施例中获取子驱动文件的流程示意图;
图5为一个实施例中基材耐久性分析的流程示意图;
图6为一个实施例中某材料的循环应力应变曲线图;
图7为一个实施例中某材料的应变寿命曲线图;
图8为一个实施例中保险杠耐久性分析装置的结构框图;
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种保险杠耐久性分析方法,本实施例以该方法应用于终端进行举例说明,可以理解的是,该方法也可以应用于服务器,还可以应用于包括终端和服务器的系统,并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中,该方法包括以下步骤:
步骤102,在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号。
其中,测试路段是指安装有待测保险杠的车辆行驶的指定路段,测试路段可以是特定的试车场耐久测试路面,也可以是某用户或某车型经常行驶的路面,还可以是具有特定路面特征的特殊路面,例如沙地路面、水泥路面等。
可选的,根据待测保险杠匹配的车型用途选定测试路段,在测试路段上进行汽车保险杠道路载荷谱测试,测试样车安装有待测保险杠,待测保险杠上安装有多个三向加速度传感器,每个三向加速度传感器对应一个待测保险杠上的测点。测点位置如图2所示,根据不同保险杠结构的差异性,测点位置不会完全相同,但所遵循的原则是,A点与B点为保险杠与车架固定约束端,C点与D点为保险杠边缘上部,E点和F点为保险杠边缘中部。测试样车要求车况良好,最好是刚刚磨合后的。在测试过程中,通过多个三向加速度传感器。测试路段为关注的耐久性工况,可以是试车场耐久测试路面工况,也可以是用户常用或特殊路面工况。测试采样频率需要至少10倍于关心频率的上限,对于每种耐久性特征路面,需要至少测试三个周期的信号从而规避或平均掉偶发现象的影响。
步骤104,基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号。
其中,路面特征是指测试路段中不同的路面类型,具体是指沥青路面、水泥路面、沙地路面、崎岖路面等,一个测试路段中可以包含一个或多个路面特征。
可选的,首先对测试信号进行去噪、修正等预处理,然后根据不同路面特征对测试路段进行分割,同时也对应的分割测试信号,得到一一对应的多个测试子路段和目标信号。例如,对于获得的测试信号,进行测试信号分析与处理,可以运用NCODE/EASE/Tecware等信号处理软件,对原始测试信号进行偏移项修正、趋势项去除、毛刺去除、滤波、路面特征分割等操作,获得一个或多个目标信号。
在一种可行的实施方式中,如果测试路段全程只具有一种路面特征,不具有多种路面特征,则不对测试路段进行分割,也不对测试信号进行分割,直接将测试路段作为一个测试子路段,将测试信号作为一个目标信号。
步骤106,构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件。
可选的,首先构建待测保险杠的有限元模型,然后构建包含保险杠的初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中作为保险杠,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。然后分别将每个目标信号收入多体动力学模型中,利用多体动力学模型的传递函数的反函数处理得到每个目标信号对应的一个子驱动文件。
步骤108,根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件。
可选的,根据每一个测试子路段的分割方式,将所有自驱动文件首尾连接,得到一个完整的驱动文件,该驱动文件就是测试路段对应的完整驱动文件。
在一种可行的实施方式中,如果只有一个测试子路段,即测试路段没有被分割,则直接将唯一一个子驱动文件作为驱动文件。
步骤110,调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
其中,应力应变参数包括时域历程应力参数和时域历程应变参数,时域历程应力参数用于表征应力随时间的变化关系,时域历程应变参数用于表征应变随时间的变化关系。
可选的,将驱动文件输入至多体动力学模型,多体动力学模型输出待测保险杠对应的模态参与因子,根据模态参与因子能够计算出待测保险杠的时域历程应力参数和时域历程应变参数,基于时域历程应力参数和时域历程应变参数,就能够对不同基材、不同焊点位置的待测保险杠进行耐久性分析。
上述保险杠耐久性分析方法中,通过在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号,所采集测试信号贴近日常用车时保险杠收到的震动冲击影响;基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件,每个子驱动文件都对应一种路况;根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件,驱动文件就包含了日常用车涉及的多种路况、以及每种路况对保险杠不同的震动冲击影响;调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。能够提高汽车保险杠的耐久性分析精度。
在一个实施例中,构建待测保险杠对应的多体动力学模型,包括:构建待测保险杠的有限元模型;构建初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。
可选的,首先建立待测保险杠的有限元模型,可以采用ANSA或Hyperworks等软件进行建模,模型包含承载结构如保险杠蒙皮、支架与防护,以及起到装饰作用的格栅、装饰罩、档帘、防虫网等结构,冲压工艺类结构要用壳单元进行网格划分,铸造工艺类结构要用六面体或四面体单元进行网格划分,并赋予相应的材料属性信息。焊点结构采用ACM类型焊点进行模拟,焊缝单元采用被连接结构共节点或SEAM类型单元进行模拟,螺栓采用刚性+梁单元进行模拟。同时还要建立包含大灯、雾灯等集中质量1D单元,确保保险杠系统整备质量与设计质量误差小于5%。特别注意的是,模型中需要包含与保险杠固定连接的局部(500mm范围之内)车架以确保其固定点刚度的准确性,在车架断口处进行刚性单元固定连接。约束模态仿真结果要经过试验模态测试的验证与校正。
进一步的,如图3所示,进行保险杠系统多体动力学模型建立。可以在Adams或Virtual.Lab的多体动力学软件环境下,建立部件,部件需包含保险杠本体、虚拟夹具、传感器。传感器与保险杠之间根据实际道路载荷谱测试位置建立固定副,形成局部坐标系,保险杠与虚拟夹具之间在截断车架端断口刚性约束处建立固定副,形成局部坐标系。保险杠本体需要进行柔性化处理,调用待测保险杠的有限元模型作为保险杠本体,进行Craig-Bampton模态计算从而利用额外的静态位移补偿模态规避其模态截断造成的高频失真问题,输出单元位移、应力、约束处支反力以及节点力,Craig-Bampton模态计算要利用外部求解器MSC.Nastran完成,赋予模态阻尼比率系数,最后写入到多体动力学软件环境以完成保险杠模型的柔性化处理。
本实施例中,构建待测保险杠的有限元模型;构建初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。后续通过多体动力学模型,能够得到精确度较高的待测保险杠对应的模态参与因子。
在一个实施例中,任一目标信号所对应的子驱动文件的获取步骤包括:将目标信号作为输入文件输入至多体动力学模型,根据多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数;根据目标信号获取目标参数,计算响应参数与目标参数的差异;若差异小于误差阈值,则将候选驱动文件作为与目标信号对应的子驱动文件;若差异不小于误差阈值,则调整候选驱动文件,并返回执行调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数的步骤。
可选的,确定任一目标信号所对应的子驱动文件,需要对每一个目标信号进行虚拟载荷迭代,如图4所示。可以采用软件FemfatLab VI或Motion TWR,打开多体动力学软件环境,根据关注频率范围或经验值设置起止频率范围,对于地面车辆,一般1-50Hz。迭代采样频率不高于道路载荷谱测试信号的采样率,设定NFFT以确定频率分辨率,频率分辨率=采样率/NFFT。定义积分步长,积分步长应小于采样率。设置重启动工况,计算一个静平衡状态,确保迭代过程开始与静平衡状态之后。定义驱动通道与传感器通道,驱动包含整车坐标系下X、Y、Z共3个线性方向的位移,以及绕X、Y、Z方向的3个角位移,需指定到多体动力学环境下图3中虚拟夹具的局部坐标系位置。相同的道路载荷谱测试方案下,6个三方向加速度传感器共计18个通道。设定白噪声截止频率、粉红噪声指数、驱动标准差,建立白粉红噪声驱动输入,驱动多体动力学模型计算FRF传递函数并进行系统辩识,多体动力学模型的传递函数矩阵为6x18模式。传递函数计算完毕后查看相干系数,当相干系数在关注频率范围内大于90%,则开启迭代,否则重新设定白噪声截止频率、粉红噪声指数、驱动标准差,建立白粉红噪声驱动输入,调整所有参数反复试算直到相干系数大于90%。输入一个目标信号文件,根据传递函数的反函数求出候选驱动,采用候选驱动文件驱动多体动力学模型,计算多体动力学模型输出的响应参数与目标信号包含的目标参数的均方根误差比率,当均方根误差比率值小于15%时,终止迭代。若均方根误差比率值不小于15%时,则通过调整误差增益、驱动增益不断修正候选驱动,反复迭代,直到所有迭代通道的RMS误差比率小于15%,终止迭代,终止迭代之后,提取最后一次迭代的候选驱动文件,作为该个目标信号对应的子驱动文件。所有按路面特征分割的目标信号均执行上述步骤,得到每个该个目标信号对应的子驱动文件。
本实施例中,将目标信号作为输入文件输入至多体动力学模型,根据多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数;根据目标信号获取目标参数,计算响应参数与目标参数的差异;若差异小于误差阈值,则将候选驱动文件作为与目标信号对应的子驱动文件;若差异不小于误差阈值,则调整候选驱动文件,并返回执行调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数的步骤。能够分别得到不同路面特征对应的多个子驱动文件,模拟出了保险杠在不同路面特征的路段中的所受影响,提高了汽车保险杠的耐久性分析精度。
在一个实施例中,应力应变参数包括时域历程应力参数和时域历程应变参数,根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,包括:对待测保险杠进行模态分析,得到待测保险杠对应的模态应力和模态应变;根据模态参与因子和模态应力和模态应变进行匹配耦合处理,得到待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数。
可选的,调用完整驱动文件,驱动多体动力学模型,多体动力学模型计算完毕后输出模态参与因子,模态参与因子自动成为柔性体事件直接植入到多体动力学模型的保险杠柔性化环境,并自动与待测保险杠的模态应力和模态应变进行耦合与匹配,得到时域历程应力参数与时域历程应变参数。
其中,模态应力和模态应变是模拟环境中的固有属性,只要保险杠的结构与材料确定,模态应力和模态应变的值为确定性数据。进行模态分析后,就会得到模态应力和模态应变。模态应力乘以模态参与因子(相当于系数),即可得到真实的时域历程应力参数。模态应变乘以模态参与因子(相当于系数),即可得到真实的时域历程应变参数。
在一种可行的实施方式中,调用完整驱动文件,驱动多体动力学模型,多体动力学模型计算完毕后输出模态参与因子,模态参与因子自动成为柔性体事件直接植入到多体动力学模型的保险杠柔性化环境,并自动与待测保险杠的模态应力进行耦合与匹配,得到时域历程应力参数。
在另一种可行的实施方式中,调用完整驱动文件,驱动多体动力学模型,多体动力学模型计算完毕后输出模态参与因子,模态参与因子自动成为柔性体事件直接植入到多体动力学模型的保险杠柔性化环境,并自动与待测保险杠的模态应变进行耦合与匹配,得到时域历程应变参数。
本实施例中,通过对待测保险杠进行模态分析,得到待测保险杠对应的模态应力和模态应变;根据模态参与因子和模态应力和模态应变进行匹配耦合处理,得到待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数。基于时域历程应力参数或时域历程应变参数进行保险杠的耐久性分析,能够提高保险杠的耐久性分析精度。
在一个实施例中,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析,包括:根据备选材料特性和应力应变参数,获取备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和应力应变参数,获取备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于基材总损伤和焊接总损伤对待测保险杠进行耐久性分析。
可选的,可以运用Femfat、Ncode或Virtual.Lab软件,进入耐久性分析环境,如图5所示,进行保险杠基材结构的耐久性分析。插入基于应变法的耐久性计算工况。按材料进行分组,各自建立基于材料的任务。分别赋予如图6所示的某材料的循环应力应变曲线,以及如图7所示的某材料的应变寿命曲线,需要注意的是,这里的图6与图7只作为样例展示。根据可靠度(或成活率)要求,可选用图7中可靠度(或成活率P)为50%/90%/99%的一条应变寿命曲线计算耐久性。需要说明的是,循环应力应变曲线和应变寿命曲线(统称材料疲劳曲线)最好是经过试验测定的,但也可以通过Manson-Coffin方程与Ramberg-Osgood方程进行估计,只需要指定材料为碳钢、铝或是灰铸铁其中的一种,输入材料抗拉强度和弹性模量,即可进行材料疲劳曲线估计。采用P-SWT法进行平均应力修正,局部应力状态为临界平面法,非线性应力应变修正为Neuber法,损伤累积法采用Minor-elementary准则,进行雨流计数计算应力应变循环数并删减无损伤信号,执行保险杠基材耐久性计算工况,确定待测保险杠的要求循环数,根据基材总损伤=∑各特征路段基材损伤*要求循环数,计算得到基材总损伤,若基材总损伤小于1,则判定当前基材满足耐久性要求,否则当前基材不满足耐久性要求。
进一步的,插入焊接接头耐久性分析工况,进行焊接耐久性分析,对于焊点,采用基于Rupp的焊点识别与计算方法,对于焊缝、采用基于结构应力法的焊缝识别与计算方法,所用疲劳曲线为焊接接头实测值或经验值,执行保险杠焊接耐久性分析工况,确定待测保险杠的要求循环数,根据焊接总损伤=∑各特征路段焊接损伤*要求循环数,计算得到焊接总损伤,若焊接总损伤小于1,则判定当前焊接满足耐久性要求,否则当前焊接不满足耐久性要求。
最后,分别得到待测保险杠的基材总损伤和焊接总损伤后,根据两者的最大值判断耐久性是否满足要求。即,若基材总损伤和焊接总损伤均小于1,则待测保险杠的耐久性满足要求,备选材料和备选焊点方案可行,若基材总损伤和焊接总损伤的值存在任意一个不小于1,则待测保险杠的耐久性不能满足要求。
本实施例中,通过根据备选材料特性和应力应变参数,获取备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和应力应变参数,获取备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于基材总损伤和焊接总损伤对待测保险杠进行耐久性分析。结合备选材料和备选焊点方案两个方面进行保险杠耐久性分析,能够提高保险杠的耐久性分析精度。
在一个实施例中,一种保险杠耐久性分析方法,包括:
在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号。
基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号。
构建待测保险杠的有限元模型;构建初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。
基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;任一目标信号所对应的子驱动文件的获取步骤包括:将目标信号作为输入文件输入至多体动力学模型,根据多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数;根据目标信号获取目标参数,计算响应参数与目标参数的差异;若差异小于误差阈值,则将候选驱动文件作为与目标信号对应的子驱动文件;若差异不小于误差阈值,则调整候选驱动文件,并返回执行调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数的步骤。
根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件。
调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,对待测保险杠进行模态分析,得到待测保险杠对应的模态应力和模态应变;根据模态参与因子和模态应力和模态应变进行匹配耦合处理,得到待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数。
根据备选材料特性和应力应变参数,获取备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和应力应变参数,获取备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于基材总损伤和焊接总损伤对待测保险杠进行耐久性分析。
应该理解的是,虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思,本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的保险杠耐久性分析方法的保险杠耐久性分析装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似,故下面所提供的一个或多个保险杠耐久性分析装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于保险杠耐久性分析方法的限定,在此不再赘述。
在一个实施例中,如图8所示,提供了一种保险杠耐久性分析装置800,包括:信号采集模块801、信号分割模块802、驱动计算模块803、驱动生成模块804和耐久分析模块805,其中:
信号采集模块801,用于在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;
信号分割模块802,用于基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;
驱动计算模块803,用于构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;
驱动生成模块804,用于根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;
耐久分析模块805,用于调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
在一个实施例中,驱动计算模块803还用于构建待测保险杠的有限元模型;构建初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。
在一个实施例中,驱动生成模块804还用于将目标信号作为输入文件输入至多体动力学模型,根据多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数;根据目标信号获取目标参数,计算响应参数与目标参数的差异;若差异小于误差阈值,则将候选驱动文件作为与目标信号对应的子驱动文件。
在一个实施例中,驱动生成模块804还用于若差异不小于误差阈值,则调整候选驱动文件,并返回执行调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数的步骤。
在一个实施例中,应力应变参数包括时域历程应力参数和时域历程应变参数,耐久分析模块805还用于对待测保险杠进行模态分析,得到待测保险杠对应的模态应力和模态应变;根据模态参与因子和模态应力和模态应变进行匹配耦合处理,得到待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数。
在一个实施例中,耐久分析模块805还用于根据备选材料特性和应力应变参数,获取备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和应力应变参数,获取备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于基材总损伤和焊接总损伤对待测保险杠进行耐久性分析。
上述保险杠耐久性分析装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中,处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接,通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信,无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种保险杠耐久性分析方法。该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面,可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置,显示屏可以是液晶显示屏或电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图9中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现以下步骤:在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:构建待测保险杠的有限元模型;构建初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:将目标信号作为输入文件输入至多体动力学模型,根据多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数;根据目标信号获取目标参数,计算响应参数与目标参数的差异;若差异小于误差阈值,则将候选驱动文件作为与目标信号对应的子驱动文件。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:若差异不小于误差阈值,则调整候选驱动文件,并返回执行调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数的步骤。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:对待测保险杠进行模态分析,得到待测保险杠对应的模态应力和模态应变;根据模态参与因子和模态应力和模态应变进行匹配耦合处理,得到待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数。
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:根据备选材料特性和应力应变参数,获取备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和应力应变参数,获取备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于基材总损伤和焊接总损伤对待测保险杠进行耐久性分析。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:构建待测保险杠的有限元模型;构建初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:将目标信号作为输入文件输入至多体动力学模型,根据多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数;根据目标信号获取目标参数,计算响应参数与目标参数的差异;若差异小于误差阈值,则将候选驱动文件作为与目标信号对应的子驱动文件。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:若差异不小于误差阈值,则调整候选驱动文件,并返回执行调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数的步骤。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:对待测保险杠进行模态分析,得到待测保险杠对应的模态应力和模态应变;根据模态参与因子和模态应力和模态应变进行匹配耦合处理,得到待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据备选材料特性和应力应变参数,获取备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和应力应变参数,获取备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于基材总损伤和焊接总损伤对待测保险杠进行耐久性分析。
在一个实施例中,提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;基于测试路段的路面特征对测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;构建待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;根据至少一个测试子路段,对至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;调用驱动文件驱动多体动力学模型,以获取待测保险杠对应的模态参与因子,并根据模态参与因子计算得到待测保险杠对应的应力应变参数,基于应力应变参数对待测保险杠进行耐久性分析。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:构建待测保险杠的有限元模型;构建初始多体动力学模型,将有限元模型输入初始多体动力学模型中,并对有限元模型进行柔性化处理,得到待测保险杠对应的多体动力学模型。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:将目标信号作为输入文件输入至多体动力学模型,根据多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数;根据目标信号获取目标参数,计算响应参数与目标参数的差异;若差异小于误差阈值,则将候选驱动文件作为与目标信号对应的子驱动文件。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:若差异不小于误差阈值,则调整候选驱动文件,并返回执行调用候选驱动文件驱动多体动力学模型,获取响应参数的步骤。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:对待测保险杠进行模态分析,得到待测保险杠对应的模态应力和模态应变;根据模态参与因子和模态应力和模态应变进行匹配耦合处理,得到待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数。
在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:根据备选材料特性和应力应变参数,获取备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和应力应变参数,获取备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于基材总损伤和焊接总损伤对待测保险杠进行耐久性分析。
需要说明的是,本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等),均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据,且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory,FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory,PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限,RAM可以是多种形式,比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory,DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等,不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等,不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种保险杠耐久性分析方法,其特征在于,所述方法包括:
在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过所述待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;
基于所述测试路段的路面特征对所述测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对所述测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;
构建所述待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于所述多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;任一目标信号所对应的子驱动文件的获取步骤包括:将所述目标信号作为输入文件输入至所述多体动力学模型,根据所述多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用所述候选驱动文件驱动所述多体动力学模型,获取响应参数;根据所述目标信号获取目标参数,计算所述响应参数与所述目标参数的差异;若所述差异小于误差阈值,则将所述候选驱动文件作为与所述目标信号对应的子驱动文件;
根据所述至少一个测试子路段,对所述至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;
调用所述驱动文件驱动所述多体动力学模型,以获取所述待测保险杠对应的模态参与因子,并对所述待测保险杠进行模态分析,得到所述待测保险杠对应的模态应力和模态应变,根据所述模态参与因子和所述模态应力和所述模态应变进行匹配耦合处理,得到所述待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数,将所述时域历程应力参数和所述时域历程应变参数作为应力应变参数,根据备选材料特性和所述应力应变参数,获取所述备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和所述应力应变参数,获取所述备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于所述基材总损伤和所述焊接总损伤对所述待测保险杠进行耐久性分析。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述构建所述待测保险杠对应的多体动力学模型,包括:
构建所述待测保险杠的有限元模型;
构建初始多体动力学模型,将所述有限元模型输入所述初始多体动力学模型中,并对所述有限元模型进行柔性化处理,得到所述待测保险杠对应的多体动力学模型。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
若所述差异不小于误差阈值,则调整所述候选驱动文件,并返回执行所述调用所述候选驱动文件驱动所述多体动力学模型,获取响应参数的步骤。
4.一种保险杠耐久性分析装置,其特征在于,所述装置包括:
信号采集模块,用于在测试路段对待测保险杠进行道路载荷谱测试的过程中,通过所述待测保险杠上安装的传感器采集测试信号;
信号分割模块,用于基于所述测试路段的路面特征对所述测试路段进行分割,得到至少一个测试子路段,根据每个测试子路段对所述测试信号进行分割,得到分别与每个测试子路段对应的至少一个目标信号;
驱动计算模块,用于构建所述待测保险杠对应的多体动力学模型,并基于所述多体动力学模型获取与每个目标信号分别对应的子驱动文件;任一目标信号所对应的子驱动文件的获取步骤包括:将所述目标信号作为输入文件输入至所述多体动力学模型,根据所述多体动力学模型中的传递函数的反函数计算得到候选驱动文件;调用所述候选驱动文件驱动所述多体动力学模型,获取响应参数;根据所述目标信号获取目标参数,计算所述响应参数与所述目标参数的差异;若所述差异小于误差阈值,则将所述候选驱动文件作为与所述目标信号对应的子驱动文件;
驱动生成模块,用于根据所述至少一个测试子路段,对所述至少一个子驱动文件进行连接得到驱动文件;
耐久分析模块,用于调用所述驱动文件驱动所述多体动力学模型,以获取所述待测保险杠对应的模态参与因子,并对所述待测保险杠进行模态分析,得到所述待测保险杠对应的模态应力和模态应变,根据所述模态参与因子和所述模态应力和所述模态应变进行匹配耦合处理,得到所述待测保险杠对应的时域历程应力参数和时域历程应变参数,将所述时域历程应力参数和所述时域历程应变参数作为应力应变参数,根据备选材料特性和所述应力应变参数,获取所述备选材料特性对应的基材总损伤;根据备选焊点方案和所述应力应变参数,获取所述备选焊点方案对应的焊接总损伤;基于所述基材总损伤和所述焊接总损伤对所述待测保险杠进行耐久性分析。
5.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3中任一项所述的方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3中任一项所述的方法的步骤。
7.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3中任一项所述的方法的步骤。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018050009A1 (zh) * | 2016-09-19 | 2018-03-22 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 轴承载荷在线获取方法及装置、轴承寿命评估方法及装置 |
CN110298125A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-01 | 中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司 | 一种基于虚拟试验场技术的疲劳分析方法 |
CN112131672A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-25 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 耐久载荷谱仿真方法、设备、存储介质及装置 |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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基于Stewart平台的商用车保险杠疲劳仿真研究;闫鑫;姜迪;徐中皓;李鼎;;汽车技术;20160924(09);全文 * |
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