CN115048726A - 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质 - Google Patents

车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115048726A
CN115048726A CN202210772898.9A CN202210772898A CN115048726A CN 115048726 A CN115048726 A CN 115048726A CN 202210772898 A CN202210772898 A CN 202210772898A CN 115048726 A CN115048726 A CN 115048726A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chassis
maximum stress
vehicle
stress distribution
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210772898.9A
Other languages
English (en)
Inventor
王有智
孙秀兵
程拼拼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Heke Automotive R&D Co.,Ltd.
Original Assignee
Shanghai Cotech Tech Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Cotech Tech Co ltd filed Critical Shanghai Cotech Tech Co ltd
Priority to CN202210772898.9A priority Critical patent/CN115048726A/zh
Publication of CN115048726A publication Critical patent/CN115048726A/zh
Priority to PCT/CN2023/101685 priority patent/WO2024001902A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种车辆底盘零部件最大应力分布计算方法及系统，包括：构建整车刚柔耦合多体动力学模型；约束车身运动姿态；各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值、最小值及出现时刻；计算零部件在各工况下实测道路谱下最大应力、出现位置和/或出现时刻；计算各工况各零部件最大应力与对应材料屈服极限比值；根据零部件最大应力对工况进行排序；根据材料屈服极限比值对每个零部件进行工况排序；根据各工况下底盘零部件最大应力对底盘各零部件进行排序；根据材料屈服极限比值，对每个工况都进行零部件的排序；其根据底盘零部件最大应力分布组成底盘的各系统、子系统的最大应力分布。

Description

车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及交通运输领域，特别涉及一种用于各类车辆底盘零部件最大应力分布计算方法；以及，一种用于各类车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，一种用于执行所述车辆底盘零部件最大应力分布计算方法中各步骤的计算机可读存储介质。
背景技术
汽车耐久性是汽车质量好坏的重要标志之一，汽车整车耐久性试验作为验证汽车耐久性性能的重要工具，是各个厂商在验证设计阶段必做的试验之一。
可将汽车可靠性试验分为：试验室可靠性试验、试验场可靠性试验、用户道路可靠性试验。其中试验场、用户道路可靠性试验均需采集六分力、加速度、位移、应变等试验数据，涉及的工况繁多，采集到的试验数据时间历程长。对多种工况下采集的数据进行快速准确的分析，对缩短汽车产品开发周期、减少成本尤为重要。
汽车底盘作为车辆其他各系统的安装载体，承受着各种复杂工况载荷的作用，底盘性能的好坏将直接决定整车性能的好坏。在汽车零部件设计、试验方案制定、零部件故障分析、产品改进优化等工作中，明确底盘各零部件在各种工况下的最大应力的、位置及各个零部件的危险工况是底盘设计关注的重点，它可以作为强度破坏的依据，也可为底盘的设计、优化改进提供参考。
VonMises应力是用于结构失效评估的重要判据之一，多用于塑性材料，属于当量应力，是根据第四强度理论得出的。
主应力指的是物体内某一点以法向量为n＝(n1,n2,n3)的微面积元上剪应力为零时的法向应力。n的方向称为这一点的应力主方向。
剪切应力是应力的一种，定义为单位面积上所承受的剪力，力的方向与受力面的发现方向正交。
硬点，一般是指悬架中决定悬架运动学特性的点，如关键的安装点、运动铰链中心点、衬套中心点等。
现有技术建立整车多体动力学模型，根据多种工况下采集的实测道路谱数据，运用虚拟迭代的方法，得到整车多体动力学模型的驱动载荷，进行动力学仿真分析。提取底盘系统零部件硬点的载荷时间历程，结合零部件单位载荷作用下的应力影响因子，进行相互相乘叠加求和计算，得到零部件在实测道路谱下的应力时间历程。
现有技术组针对多种工况下实测道路谱载荷历程全时间段动力仿真分析耗时长的问题，一般对原始载荷谱进行编辑，压缩载荷时长。比较常用的方法有：从时域出发，基于损伤保留的编辑方法，将采集到的载荷在时域上等距离加窗，计算每个窗口内载荷的损伤量，删除损伤贡献较小的窗口内的信号片段，达到压缩的目的；对载荷进行时频分析，从频域识别出损伤较小的载荷循环，删除损伤贡献较小的循环，达到压缩的目的。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种用于各类车辆底盘能快速计算多种工况下，实测道路谱载荷作用下底盘零部件最大应力及最大应力分布的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法
相应的，本发明还提供了一种用于执行所述车辆底盘零部件最大应力分布计算方法中各步骤的计算机可读存储介质；以及，一种用于各类车辆底盘能快速计算多种工况下，实测道路谱载荷作用下底盘零部件最大应力及最大应力分布的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，包括以下步骤：
步骤1：构建不包含轮胎的整车刚柔耦合多体动力学模型；
步骤2：约束车身运动姿态，对整车刚柔耦合多体动力学模型进行对标；
步骤3：对六分力载荷进行灵敏度分析，得到底盘各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；
步骤4：分别统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值、最小值和/或出现时刻；
步骤5：根据步骤3中计算的灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力；
步骤6：统计底盘各零部件材料的屈服极限，分别计算各工况下底盘各零部件的最大应力与对应的材料屈服极限的比值；
步骤7：根据各工况下底盘系统中每个零部件最大应力的对工况进行排序；
步骤8：根据材料屈服极限的比值对每个零部件进行工况的排序；
步骤9：根据各工况下底盘零部件的最大应力对底盘各零部件进行排序；
步骤10：根据材料屈服极限的比值，对每个工况都进行零部件的排序；
步骤11：根据底盘零部件最大应力分布组成底盘的各系统、子系统的最大应力分布。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，步骤4还统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最小值、最大值出现时刻和/或最小值出现时刻。
对标，是指仿真计算得到的信号(如轴头加速度、减振器位移等)与试验实测的信号进行比较，通过调整缓冲件的刚度等参数，使仿真计算的信号(如轴头加速度、减振器位移等)与试验实测的信号一致或误差在可接受范围(该范围可以根据实际需要指定)内，那么就完成了对标，确保了仿真模型的准确性。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，步骤5还计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最小应力、最大应力出现时刻和/或最小应力出现时刻。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，所述整车刚柔耦合多体动力学模型中，零部件采用刚体、模态柔性体或有限元柔性体。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，所述整车刚柔耦合多体动力学模型至少选择底盘零部件模型的前10阶频率。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，约束车身运动姿态采用固定车身；
或，约束车身运动姿态采用轴头与地面间建立缓冲件，并限定缓冲件位移刚度范围。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，缓冲件位移刚度范围为0/mm～1000N/mm。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，缓冲件位移刚度范围是，垂向刚度范围为0N/mm～10N/mm，侧向范围为0N/mm～0.5N/mm，纵向刚度范围为0N/mm～0.5N/mm。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，所述多体动力学模型进行对标包括：静平衡分析和调整模型轴荷。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，所述多体动力学模型进行对标还包括：调整模型内部的弹性元件的刚度和/或阻尼参数，对减振器位移和/或轴头加速度数据进行对标，以及对系统模型进行修正。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，底盘零部件最大应力至少包括VonMises应力、坐标系下沿各坐标轴方向的各个应力分量、主应力和/或剪切应力。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用上述任意一项所述车辆底盘零部件最大应力分布计算方法中步骤的计算机可读存储介质。
为解决上述技术问题，本发明提供一种车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，包括：
模型构建模块，其用于构建不包含轮胎的整车刚柔耦合多体动力学模型；
约束模块，其用于约束车身运动姿态，并对整车刚柔耦合多体动力学模型进行对标；
灵敏度分析模块，其用于对六分力载荷进行灵敏度分析，得到底盘各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；
实测统计模块，其用于分别统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值；
计算模块，其根据灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力、出现位置和/或出现时刻；
统计模块，其用于统计底盘各零部件材料的屈服极限，分别计算各工况下底盘各零部件的最大应力与对应的材料屈服极限的比值；
排序模块，其根据各工况下底盘系统中每个零部件最大应力的对工况进行排序；
根据材料屈服极限的比值对每个零部件进行工况的排序；
根据各工况下底盘零部件的最大应力对底盘各零部件进行排序；
根据材料屈服极限的比值对每个工况都进行零部件的排序；
展示模块，其根据底盘零部件最大应力分布组成底盘的各系统、子系统的最大应力分布。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，实测统计模块还统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最小值、最大值出现时刻和/或最小值出现时刻。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，计算模块还计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最小应力、最大应力出现时刻和/或最小应力出现时刻。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，所述整车刚柔耦合多体动力学模型中，零部件采用刚体、模态柔性体或有限元柔性体。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，所述整车刚柔耦合多体动力学模型中，零部件采用刚体、模态柔性体或有限元柔性体。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，所述整车刚柔耦合多体动力学模型至少选择底盘零部件模型的前10阶频率。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，约束车身运动姿态采用固定车身；
或，约束车身运动姿态采用轴头与地面间建立缓冲件，并限定缓冲件位移刚度范围。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，缓冲件位移刚度范围为0/mm～1000N/mm。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，缓冲件位移刚度范围是，垂向刚度范围为0N/mm～10N/mm，侧向范围为0N/mm～0.5N/mm，纵向刚度范围为0N/mm～0.5N/mm。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，所述多体动力学模型进行对标包括：静平衡分析和调整模型轴荷。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，所述多体动力学模型进行对标还包括：调整模型内部的弹性元件的刚度和/或阻尼参数，对减振器位移和/或轴头加速度数据进行对标，以及对系统模型进行修正。
其中，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，底盘零部件最大应力至少包括VonMises应力、坐标系下沿各坐标轴方向的各个应力分量、主应力和/或剪切应力。
本发明基于底盘系统考虑，计算底盘各零部件对各轮心六分力载荷分力的灵敏度，相当于对底盘系统进行一系列的单方向的静力计算，计算效率高，结果可靠。通过灵敏度，结合实测路谱中六分力载荷的最大值和最小值，通过简单的代数运算即可计算出多种工况下实测道路谱下汽车底盘各零部件的最大应力。不需要施加长时间段的实测路谱载荷驱动整车多体动力学刚柔耦合模型，降低了计算成本和时间成本。计算最大应力与零部件材料的屈服强度的比值，对零部件进行工况排序，对工况进行零部件排序，得到多种工况下底盘零部件、系统及子系统最大应力的分布规律，快速判断汽车底盘零部件各工况下发生危险的位置及安全裕度，对零部件的设计、试验方案编制、故障分析及优化改进提供参考，缩短底盘疲劳耐久开发周期。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面根据附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。应当理解的是，当元件被称作“连接”或“根据”到另一元件时，该元件可以直接连接或根据到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接根据”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。如在这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合和所有组合。
第一实施例；
本发明提供一种车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，包括以下步骤：
步骤1：构建不包含轮胎的整车刚柔耦合多体动力学模型；
步骤2：约束车身运动姿态，对整车刚柔耦合多体动力学模型进行对标；
步骤3：对六分力载荷进行灵敏度分析，得到底盘各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；
步骤4：分别统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值；
步骤5：根据步骤3中计算的灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力；
步骤6：统计底盘各零部件材料的屈服极限，分别计算各工况下底盘各零部件的最大应力与对应的材料屈服极限的比值；
步骤7：根据各工况下底盘系统中每个零部件最大应力的对工况进行排序；
步骤8：根据材料屈服极限的比值对每个零部件进行工况的排序；
步骤9：根据各工况下底盘零部件的最大应力对底盘各零部件进行排序；
步骤10：根据材料屈服极限的比值，对每个工况都进行零部件的排序；
步骤11：根据底盘零部件最大应力分布组成底盘的各系统、子系统的最大应力分布。
可选择的，步骤4还统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最小值、最大值出现时刻和/或最小值出现时刻；
步骤5还计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最小应力、最大应力出现时刻和/或最小应力出现时刻。
第二实施例；
本发明提供一种车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，包括以下步骤：
步骤1：构建不包含轮胎的整车刚柔耦合多体动力学模型，所述整车刚柔耦合多体动力学模型中，零部件采用刚体、模态柔性体或有限元柔性体；将车身简化为质量点，赋予正确的质量、质心坐标及转动惯量等参数。汽车底盘零部件采用模态柔性体建模，至少选择底盘零部件模型的前10阶频率，前6阶为模型的刚体模态，本发明不予考虑；
步骤2：约束车身运动姿态采用轴头与地面间建立缓冲件，缓冲件采用衬套或弹簧，并限定缓冲件位移刚度范围，缓冲件位移刚度范围为0/mm～1000N/mm；优选的，缓冲件位移刚度范围是，垂向刚度范围为0N/mm～10N/mm，侧向范围为0N/mm～
0.5N/mm，纵向刚度范围为0N/mm～0.5N/mm，对多体动力学模型进行静平衡分析，校核轴荷，根据采集的路谱数据，对轴头加速度、减振器位移进行对标，确保多体模型的准确性；
或，约束车身运动姿态采用固定车身；
步骤3：对六分力载荷进行灵敏度分析，得到底盘各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；
车辆有4个轴头，每个轴头有6个分力(3个力分量和3个力矩分量)，共有24个载荷分量，记为Fij。其中：i＝1,2,3,4,5,6。1、2、3分别表示整车坐标系下X、Y、Z方向的力分量，4、5、6分别表示整车坐标系下X、Y、Z方向的力矩分量；j＝1,2,3,4分别代表左前轮、右前轮、左后轮、右后轮六分力；
对轮心六分力载荷进行灵敏度分析。假设底盘共有n个零部件组成，零部件依次编号为1,2,3,…，n。在轴头分别依次施加24个载荷分量，力分量均为F0，力矩分量为M0，对整车多体动力模型进行仿真分析，仿真时间5s，分析步取100步，分析结果稳定后，分别得到底盘各零部件的最大VonMises应力矩阵
Figure BDA0003724870330000081
表示载荷分量Fij单独作用下，编号为m的零部件的最大VonMises。其中：m＝1,2,…,n代表底盘零部件的编号；
在轴头分别依次施加24个载荷分量，力分量的均为F1＝F0+ΔF，力矩分量为M1＝M0+ΔM，对整车多体动力模型进行仿真分析，仿真时间5s，分析步取100步，分析结果稳定后，分别得到底盘各零部件的最大VonMises应力矩阵为
Figure BDA0003724870330000082
计算底盘零部件对六分力载荷的灵敏度，灵敏度矩阵为：
Figure BDA0003724870330000091
步骤4：分别统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值；
示例性，实测道路谱采集包含k种工况，工况依次编号为1,2,3,…,k。根据各种工况实测道路谱的时间历程曲线，提取各种工况实测24分力的最大值
Figure BDA0003724870330000092
最小值
Figure BDA0003724870330000093
步骤5：根据步骤3中计算的灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力；
根据灵敏度计算底盘零部件在各种工况下实测道路谱下的最大VonMises应力：
Figure BDA0003724870330000094
各工况实测道路谱作用下底盘中编号为m的零部件的最大VonMises应力计算如下：
Figure BDA0003724870330000095
其中m＝1,2,…,n代表底盘零部件的编号,p＝1,2,3,…,k代表工况编号；
步骤6：统计底盘各零部件材料的屈服极限，分别计算各工况下底盘各零部件的最大应力与对应的材料屈服极限的比值；
统计底盘各零部件材料的屈服极限，记底盘中编号为m的零部件材料的屈服极限为
Figure BDA0003724870330000096
各工况下底盘中编号为m的零部件的最大VonMises应力与屈服极限的比值计算如下：
Figure BDA0003724870330000101
Figure BDA0003724870330000102
表示编号为m的零部件在编号为p的工况下处于弹性范围；
Figure BDA0003724870330000103
表示编号为m的零部件在编号为p的工况下最大VonMises应力超过屈服极限，发生塑性变形；
步骤7：对每个零部件，分别进行工况的排序。根据各工况下底盘系统中各个零部件的最大VonMises应力的对工况进行排序，可分别得到底盘各个零部件出现较大应力的工况，对零件设计、故障分析及优化改进时应重点关注这些工况；
步骤8：对每个零部件，结合底盘中各零部件材料的屈服极限，分别进行工况的排序。根据求出的各工况下底盘各零部件
Figure BDA0003724870330000104
的，对每个零部件都进行工况的排序。可得到零部件不同工况下安全裕度的关系，为零部件的设计、试验方案编制及故障分析提供参考；
步骤9：对每种工况，分别进行零部件的排序。根据各工况下底盘零部件的最大VonMises应力，对每个工况都进行零部件的排序，可得到各个工况下底盘出现较大应力的零部件；
步骤10：对每种工况，结合底盘中各零部件材料的屈服极限，分别进行零部件的排序。根据求出的各工况下底盘各零部件
Figure BDA0003724870330000105
的，对每个工况都进行零部件的排序。可以判断各工况下底盘各零部件是否发生塑性变形，以及各零部件安全裕度的排序。对快速进行零部件故障分析、轻量化设计、优化改进提供参考；
步骤11：在底盘零部件最大VonMises应力分布的基础上，组成底盘的各系统及子系统的最大VonMises应力的分布。
可选择的，步骤4还统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最小值、最大值出现时刻和/或最小值出现时刻；
步骤5还计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最小应力、最大应力出现时刻和/或最小应力出现时刻。
第三实施例；
本发明提供一种用于上述第一实施例或第二实施例所述车辆底盘零部件最大应力分布计算方法中步骤的计算机可读存储介质。
第四实施例；
本发明提供一种车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其能基于计算机编程技术手段在现有硬件设备上能实现，包括：
模型构建模块，其用于构建不包含轮胎的整车刚柔耦合多体动力学模型；
约束模块，其用于约束车身运动姿态，并对整车刚柔耦合多体动力学模型进行对标；
灵敏度分析模块，其用于对六分力载荷进行灵敏度分析，得到底盘各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；
实测统计模块，其用于分别统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值；
计算模块，其根据灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力；
统计模块，其用于统计底盘各零部件材料的屈服极限，分别计算各工况下底盘各零部件的最大应力与对应的材料屈服极限的比值；
排序模块，其根据各工况下底盘系统中每个零部件最大应力的对工况进行排序；
根据材料屈服极限的比值对每个零部件进行工况的排序；
根据各工况下底盘零部件的最大应力对底盘各零部件进行排序；
根据材料屈服极限的比值对每个工况都进行零部件的排序；
展示模块，其根据底盘零部件最大VonMises应力分布的基础上，组成底盘的各系统及子系统的最大VonMises应力的分布。
可选择的，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，实测统计模块还统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最小值、最大值出现时刻和/或最小值出现时刻。
可选择的，所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，计算模块还计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最小应力、最大应力出现时刻和/或最小应力出现时刻。
第五实施例；
本发明提供一种车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其能基于计算机编程技术手段在现有硬件设备上能实现，包括：
模型构建模块，其用于构建不包含轮胎的整车刚柔耦合多体动力学模型，所述整车刚柔耦合多体动力学模型中，零部件采用刚体、模态柔性体或有限元柔性体；将车身简化为质量点，赋予正确的质量、质心坐标及转动惯量等参数。汽车底盘零部件采用模态柔性体建模，至少选择底盘零部件模型的前10阶频率，前6阶为模型的刚体模态，本发明不予考虑；
约束模块，其用于约束车身运动姿态采用轴头与地面间建立缓冲件，缓冲件采用衬套或弹簧，并限定缓冲件位移刚度范围，缓冲件位移刚度范围为0/mm～1000N/mm；优选的，缓冲件位移刚度范围是，垂向刚度范围为0N/mm～10N/mm，侧向范围为0N/mm～0.5N/mm，纵向刚度范围为0N/mm～0.5N/mm，对多体动力学模型进行静平衡分析，校核轴荷，根据采集的路谱数据，对轴头加速度、减振器位移进行对标，确保多体模型的准确性；
或，约束车身运动姿态采用固定车身；
灵敏度分析模块，其用于对六分力载荷进行灵敏度分析，得到底盘各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；
车辆有4个轴头，每个轴头有6个分力(3个力分量和3个力矩分量)，共有24个载荷分量，记为Fij。其中：i＝1,2,3,4,5,6。1、2、3分别表示整车坐标系下X、Y、Z方向的力分量，4、5、6分别表示整车坐标系下X、Y、Z方向的力矩分量；j＝1,2,3,4分别代表左前轮、右前轮、左后轮、右后轮六分力；
对轮心六分力载荷进行灵敏度分析。假设底盘共有n个零部件组成，零部件依次编号为1,2,3,…，n。在轴头分别依次施加24个载荷分量，力分量均为F0，力矩分量为M0，对整车多体动力模型进行仿真分析，仿真时间5s，分析步取100步，分析结果稳定后，分别得到底盘各零部件的最大VonMises应力矩阵
Figure BDA0003724870330000121
表示载荷分量Fij单独作用下，编号为m的零部件的最大VonMises。其中：m＝1,2,…,n代表底盘零部件的编号；
在轴头分别依次施加24个载荷分量，力分量的均为F1＝F0+ΔF，力矩分量为M1＝M0+ΔM，对整车多体动力模型进行仿真分析，仿真时间5s，分析步取100步，分析结果稳定后，分别得到底盘各零部件的最大VonMises应力矩阵为
Figure BDA0003724870330000131
计算底盘零部件对六分力载荷的灵敏度，灵敏度矩阵为：
Figure BDA0003724870330000132
实测统计模块，其用于分别统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值；
示例性，实测道路谱采集包含k种工况，工况依次编号为1,2,3,…,k；根据各种工况实测道路谱的时间历程曲线，提取各种工况实测24分力的最大值
Figure BDA0003724870330000133
最小值
Figure BDA0003724870330000134
计算模块，其根据灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力、出现位置和/或出现时刻；
步骤5：根据步骤3中计算的灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力；
根据灵敏度计算底盘零部件在各种工况下实测道路谱下的最大VonMises应力：
Figure BDA0003724870330000135
各工况实测道路谱作用下底盘中编号为m的零部件的最大VonMises应力计算如下：
Figure BDA0003724870330000136
其中m＝1,2,…,n代表底盘零部件的编号,p＝1,2,3,…,k代表工况编号；
统计模块，其用于统计底盘各零部件材料的屈服极限，分别计算各工况下底盘各零部件的最大应力与对应的材料屈服极限的比值；
统计底盘各零部件材料的屈服极限，记底盘中编号为m的零部件材料的屈服极限为
Figure BDA0003724870330000141
各工况下底盘中编号为m的零部件的最大VonMises应力与屈服极限的比值计算如下：
Figure BDA0003724870330000142
Figure BDA0003724870330000143
表示编号为m的零部件在编号为p的工况下处于弹性范围；
Figure BDA0003724870330000144
表示编号为m的零部件在编号为p的工况下最大VonMises应力超过屈服极限，发生塑性变形；
排序模块，对每个零部件，分别进行工况的排序，根据各工况下底盘系统中各个零部件的最大VonMises应力的对工况进行排序，可分别得到底盘各个零部件出现较大应力的工况，对零件设计、故障分析及优化改进时应重点关注这些工况；
排序模块，对每个零部件，结合底盘中各零部件材料的屈服极限，分别进行工况的排序。根据求出的各工况下底盘各零部件
Figure BDA0003724870330000145
的，对每个零部件都进行工况的排序。可得到零部件不同工况下安全裕度的关系，为零部件的设计、试验方案编制及故障分析提供参考；
排序模块，对每种工况，分别进行零部件的排序。根据各工况下底盘零部件的最大VonMises应力，对每个工况都进行零部件的排序，可得到各个工况下底盘出现较大应力的零部件；
排序模块，对每种工况，结合底盘中各零部件材料的屈服极限，分别进行零部件的排序。根据求出的各工况下底盘各零部件
Figure BDA0003724870330000146
的，对每个工况都进行零部件的排序。可以判断各工况下底盘各零部件是否发生塑性变形，以及各零部件安全裕度的排序。对快速进行零部件故障分析、轻量化设计、优化改进提供参考；
展示模块，其根据底盘零部件最大应力分布组成底盘的各系统、子系统的最大应力分布。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (24)

1.一种车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建不包含轮胎的整车刚柔耦合多体动力学模型；
步骤2：约束车身运动姿态，对整车刚柔耦合多体动力学模型进行对标；
步骤3：对六分力载荷进行灵敏度分析，得到底盘各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；
步骤4：分别统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值；
步骤5：根据步骤3中计算的灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力；
步骤6：统计底盘各零部件材料的屈服极限，分别计算各工况下底盘各零部件的最大应力与对应的材料屈服极限的比值；
步骤7：根据各工况下底盘系统中每个零部件最大应力的对工况进行排序；
步骤8：根据材料屈服极限的比值对每个零部件进行工况的排序；
步骤9：根据各工况下底盘零部件的最大应力对底盘各零部件进行排序；
步骤10：根据材料屈服极限的比值，对每个工况都进行零部件的排序；
步骤11：根据底盘零部件最大应力分布组成底盘的各系统、子系统的最大应力分布。
2.如权利要求1所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：步骤4还统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最小值、最大值出现时刻和/或最小值出现时刻。
3.如权利要求1所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：步骤5还计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最小应力、最大应力出现时刻和/或最小应力出现时刻。
4.如权利要求1所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：所述整车刚柔耦合多体动力学模型中，零部件采用刚体、模态柔性体或有限元柔性体。
5.如权利要求4所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：所述整车刚柔耦合多体动力学模型至少选择底盘零部件模型的前10阶频率。
6.如权利要求1所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：约束车身运动姿态采用固定车身；
或，约束车身运动姿态采用轴头与地面间建立缓冲件，并限定缓冲件位移刚度范围。
7.如权利要求6所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：缓冲件位移刚度范围为0/mm～1000N/mm。
8.如权利要求7所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：缓冲件位移刚度范围是，垂向刚度范围为0N/mm～10N/mm，侧向范围为0N/mm～0.5N/mm，纵向刚度范围为0N/mm～0.5N/mm。
9.如权利要求1所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：所述多体动力学模型进行对标包括：静平衡分析和调整模型轴荷。
10.如权利要求9所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：所述多体动力学模型进行对标还包括：调整模型内部的弹性元件的刚度和/或阻尼参数，对减振器位移和/或轴头加速度数据进行对标，以及对系统模型进行修正。
11.如权利要求1所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：底盘零部件最大应力至少包括VonMises应力、坐标系下沿各坐标轴方向的各个应力分量、主应力和/或剪切应力。
12.一种用于执行权利要求1-11任意一项所述车辆底盘零部件最大应力分布计算方法中步骤的计算机可读存储介质。
13.一种车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于，包括：
模型构建模块，其用于构建不包含轮胎的整车刚柔耦合多体动力学模型；
约束模块，其用于约束车身运动姿态，并对整车刚柔耦合多体动力学模型进行对标；
灵敏度分析模块，其用于对六分力载荷进行灵敏度分析，得到底盘各零部件最大应力对各六分力载荷分量的灵敏度；
实测统计模块，其用于分别统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最大值；
计算模块，其根据灵敏度，计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最大应力；
统计模块，其用于统计底盘各零部件材料的屈服极限，分别计算各工况下底盘各零部件的最大应力与对应的材料屈服极限的比值；
排序模块，其根据各工况下底盘系统中每个零部件最大应力的对工况进行排序；
根据材料屈服极限的比值对每个零部件进行工况的排序；
根据各工况下底盘零部件的最大应力对底盘各零部件进行排序；
根据材料屈服极限的比值对每个工况都进行零部件的排序；
展示模块，其根据底盘零部件最大应力分布组成底盘的各系统、子系统的最大应力分布。
14.如权利要求13所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：实测统计模块还统计各工况下实测道路六分力各载荷分量的最小值、最大值出现时刻和/或最小值出现时刻。
15.如权利要求13所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：计算模块还计算底盘各个零部件在各工况下实测道路谱下的最小应力、最大应力出现时刻和/或最小应力出现时刻。
16.如权利要求13所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：所述整车刚柔耦合多体动力学模型中，零部件采用刚体、模态柔性体或有限元柔性体。
17.如权利要求16所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：所述整车刚柔耦合多体动力学模型至少选择底盘零部件模型的前10阶频率。
18.如权利要求13所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：约束车身运动姿态采用固定车身；
或，约束车身运动姿态采用轴头与地面间建立缓冲件，并限定缓冲件位移刚度范围。
19.如权利要求18所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：缓冲件位移刚度范围为0/mm～1000N/mm。
20.如权利要求19所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：缓冲件位移刚度范围是，垂向刚度范围为0N/mm～10N/mm，侧向范围为0N/mm～0.5N/mm，纵向刚度范围为0N/mm～0.5N/mm。
21.如权利要求13所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：约束车身运动姿态采用固定车身方式。
22.如权利要求13所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：所述多体动力学模型进行对标包括：静平衡分析和调整模型轴荷。
23.如权利要求22所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算系统，其特征在于：所述多体动力学模型进行对标还包括：调整模型内部的弹性元件的刚度和/或阻尼参数，对减振器位移和/或轴头加速度数据进行对标，以及对系统模型进行修正。
24.如权利要求13所述的车辆底盘零部件最大应力分布计算方法，其特征在于：底盘零部件最大应力至少包括VonMises应力、坐标系下沿各坐标轴方向的各个应力分量、主应力和/或剪切应力。
CN202210772898.9A 2022-06-30 2022-06-30 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质 Pending CN115048726A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210772898.9A CN115048726A (zh) 2022-06-30 2022-06-30 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质
PCT/CN2023/101685 WO2024001902A1 (zh) 2022-06-30 2023-06-21 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210772898.9A CN115048726A (zh) 2022-06-30 2022-06-30 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115048726A true CN115048726A (zh) 2022-09-13

Family

ID=83164754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210772898.9A Pending CN115048726A (zh) 2022-06-30 2022-06-30 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115048726A (zh)
WO (1) WO2024001902A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024001902A1 (zh) * 2022-06-30 2024-01-04 上海合科科技有限公司 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109426685B (zh) * 2017-08-28 2023-09-22 长城汽车股份有限公司 零部件疲劳分析方法
JP6617812B1 (ja) * 2018-10-05 2019-12-11 Ｊｆｅスチール株式会社 車体部品の感度解析方法及び装置、車体部品の材料特性決定方法
CN110532584B (zh) * 2019-06-04 2022-12-27 南京依维柯汽车有限公司 一种基于相对灵敏度的非承载式白车身轻量化方法
CN113190915B (zh) * 2021-04-19 2022-07-22 东风柳州汽车有限公司 车辆强度评价方法及系统
CN113656943B (zh) * 2021-07-15 2023-10-31 桂林电子科技大学 一种商用车整车底盘部件疲劳载荷谱提取方法
CN115048726A (zh) * 2022-06-30 2022-09-13 上海合科科技有限公司 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024001902A1 (zh) * 2022-06-30 2024-01-04 上海合科科技有限公司 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024001902A9 (zh) 2024-02-08
WO2024001902A1 (zh) 2024-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10921216B2 (en) Method and system for efficient load identification
CN104239734A (zh) 一种整车四轮六分力道路谱载荷分析方法
WO2024001902A1 (zh) 车辆底盘零部件最大应力分布计算方法、系统及存储介质
CN113656943A (zh) 一种商用车整车底盘部件疲劳载荷谱提取方法
CN115081116A (zh) 车辆底盘零部件最大应力计算方法、系统及存储介质
US9098673B2 (en) Structural optimization for vehicle crashworthiness
CN115270296A (zh) 一种商用车驾驶室疲劳耐久性分析方法及系统
CN114462188A (zh) 道路载荷测试方法、装置、电子设备及存储介质
Duruş et al. Fatigue life prediction of Z type leaf spring and new approach to verification method
CN116659906A (zh) 一种悬架总成道路模拟试验载荷谱确定方法
CN111090959A (zh) 车辆载荷谱获取方法和系统
Baecker et al. A tire model for very large tire deformations and its application in very severe events
CN114048553B (zh) 基于vpg载荷的零部件耐久dv试验方法、装置与设备
CN117010077A (zh) 车辆的悬架中驱动轴极限夹角的校核方法和装置
CN111912594A (zh) 一种悬架系统冲击试验台架及试验方法
CN113656994B (zh) 一种汽车悬置系统的悬置力获取方法及装置
CN113609613A (zh) 一种识别转向节多轴断裂失效的分析方法
Kulagin et al. Modern approaches of vehicle suspension durability evaluation at early stages of development
Pasha Estimation of static stiffnesses from free boundary dynamic (FRF) measurements
Kersten et al. Modern chassis development as a result of skilfully combining testing and simulation
KR100370275B1 (ko) 유연 다물체 동력학 시뮬레이션에 의한 차량구조물의동응력 해석방법
CN111625902A (zh) 电动汽车柱碰等效模拟仿真方法
CN118094898A (zh) 车辆动力学模型精度分析方法、装置及设备
CN114624015A (zh) 一种车辆零部件强度试验方法、装置、设备及存储介质
Kim et al. Fatigue analysis of a vehicle using vibration modes

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230705

Address after: 201206 2 floor, 13 building, 27 Jinqiao Road, China (Shanghai) free trade pilot area, Pudong New Area, Shanghai.

Applicant after: Shanghai Heke Automotive R&D Co.,Ltd.

Address before: 200083 room 533, South District, No. 444, Dongjiangwan Road, Hongkou District, Shanghai

Applicant before: SHANGHAI COTECH TECH. CO.,LTD.