CN116776456A - 车辆结构的损伤预测方法、装置、终端以及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于汽车制造技术领域，尤其涉及一种车辆结构的损伤预测方法、装置、终端以及介质。该车辆结构的损伤预测方法包括：根据车辆包含的车辆结构对应的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型；获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息和温度规律信息；根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线；根据所述预设材料寿命曲线和所述载荷规律信息对所述目标元网格模型进行疲劳仿真分析，得到所述车辆结构各部件的损伤分布结果。如此，本申请通过将车辆结构的寿命仿真作为核心方法，通过结合车辆结构在车辆实际行驶中采集的疲劳损伤信息和寿命仿真方法，实现车辆结构的损伤预测和寿命评价，从而降低试验成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种车辆结构的损伤预测方法、装置、终端以及介质。
背景技术
对于汽车制造技术领域而言，在开发和生产过程中，需要对车辆结构进行性能检测，以验证车辆结构经过测试后表现出来的寿命结果是否符合预期，从而判断车辆结构的性能是否达标。
然而，现有技术中用于实现针对车辆结构的疲劳耐久性分析和寿命评价的技术方案，需要涉及整车试验资源、台架试验资源、试验场资源以及测试设备资源的支持，导致试验成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种车辆结构的损伤预测方法、装置、终端以及介质，旨在将车辆结构的寿命仿真作为核心方法，通过结合车辆结构在车辆实际行驶中采集的疲劳损伤信息和寿命仿真方法，实现车辆结构的损伤预测和寿命评价，从而降低实验成本。
根据本申请实施例的一方面，公开了一种车辆结构的损伤预测方法，包括：
根据车辆包含的车辆结构对应的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型；
获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息和温度规律信息，所述载荷规律信息用于表征所述车辆结构承受的载荷变化，所述温度规律信息用于表征所述车辆结构产生的温度变化；
根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，所述预设材料寿命曲线用于表征所述材料信息对应的预设材料在各温度环境下的寿命变化；
根据所述预设材料寿命曲线和所述载荷规律信息对所述目标元网格模型进行疲劳仿真分析，得到所述车辆结构各部件的损伤分布结果。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息，包括：
获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第一预设位置处对应的速度传感信息；
根据所述预设路况的路谱信息与所述速度传感信息生成所述车辆结构的载荷规律信息。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述车辆结构为排气系统，在获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第一预设位置处对应的速度传感信息之前，所述方法还包括：
在所述排气系统的各连接处设置速度传感器，以通过所述速度传感器获取所述排气系统的各连接处的速度传感信息，所述排气系统通过所述各连接处与车辆的其他结构部件进行连接。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，获取所述车辆结构相对于预设路况的温度规律信息，包括：
获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第二预设位置处对应的温度传感信息；
根据所述预设路况的路谱信息与所述温度传感信息生成所述车辆结构的温度规律信息。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，所述车辆结构为排气系统，在获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第二预设位置处对应的温度传感信息之前，所述方法还包括：
在所述排气系统的各管路预设位置设置温度传感器，以通过所述温度传感器获取所述排气系统的各管路预设位置的温度传感信息，所述排气系统的各管路预设位置之间的温度差异达到预设温度阈值。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，包括：
根据所述材料信息确定用于测试材料寿命的测试棒材；
获取所述测试棒材在所述温度规律信息的测试环境下对应的寿命信息；
根据所述测试棒材的寿命信息生成所述预设材料寿命曲线。
在本申请的一些实施例中，基于以上技术方案，根据车辆结构的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型，包括：
获取用于表征车辆结构的数模结构；
将所述数模结构进行元网格划分，得到基础元网格模型；
将所述车辆结构各部件分别对应的材料信息输入至所述基础元网格模型，得到目标元网格模型。
根据本申请实施例的一方面，公开了一种车辆结构的损伤预测装置，包括：
模型搭建模块，被配置为根据车辆包含的车辆结构对应的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型；
信息获取模块，被配置为获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息和温度规律信息，所述载荷规律信息用于表征所述车辆结构承受的载荷变化，所述温度规律信息用于表征所述车辆结构产生的温度变化；
曲线生成模块，被配置为根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，所述预设材料寿命曲线用于表征所述材料信息对应的预设材料在各温度环境下的寿命变化；
疲劳仿真分析模块，被配置为根据所述预设材料寿命曲线和所述载荷规律信息对所述目标元网格模型进行疲劳仿真分析，得到所述车辆结构各部件的损伤分布结果。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行如以上技术方案中的车辆结构的损伤预测方法。
本申请提供的车辆结构的损伤预测方法，根据车辆结构的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型，其中数模结构包含了车辆结构的结构信息，而材料信息用于表征车辆结构在实际生产中所采用材料具有的特性，因此针对该目标元网格模型进行疲劳仿真分析得到能够置信度较高的仿真结果；然后，获取车辆在预设路况行驶时，车辆结构对应的载荷规律信息和温度规律信息，根据上述车辆结构的材料信息和温度规律信息生成用于表征车辆结构包含的材料在各温度环境下的寿命变化的材料寿命曲线；最后，根据上述预设材料寿命曲线和载荷规律信息对元网格模型进行疲劳仿真分析，得到车辆结构各部件的损伤分布结果。
如此，本申请通过将车辆结构的寿命仿真作为核心方法，通过结合车辆结构在车辆实际行驶中采集的疲劳损伤信息和寿命仿真方法，实现车辆结构的损伤预测和寿命评价，从而降低试验成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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示出了本申请一个实施例中的车辆结构的损伤预测方法的步骤流程图。
图2示出了本申请一个实施例中目标元网格模型经过疲劳仿真分析后的效果示意图。
图3示出了针对车辆的排气系统进行疲劳仿真分析时涉及的应用流程图。
图4示意性地示出了本申请实施例提供的车辆结构的损伤预测装置的结构框图。
图5示意性示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备的计算机系统结构框图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
下面结合具体实施方式对本申请提供的车辆结构的损伤预测方法、装置、终端以及介质等技术方案做出详细说明。
图1示出了本申请一个实施例中的车辆结构的损伤预测方法的步骤流程图，如图1所示，该车辆结构的损伤预测方法主要可以包括如下的步骤S100至步骤S400。
步骤S100，根据车辆包含的车辆结构对应的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型。
步骤S200，获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息和温度规律信息，所述载荷规律信息用于表征所述车辆结构承受的载荷变化，所述温度规律信息用于表征所述车辆结构产生的温度变化。
步骤S300，根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，所述预设材料寿命曲线用于表征所述材料信息对应的预设材料在各温度环境下的寿命变化。
步骤S400，根据所述预设材料寿命曲线和所述载荷规律信息对所述目标元网格模型进行疲劳仿真分析，得到所述车辆结构各部件的损伤分布结果。
本申请提供的车辆结构的损伤预测方法，根据车辆结构的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型，其中数模结构包含了车辆结构的结构信息，而材料信息用于表征车辆结构在实际生产中所采用材料具有的特性，因此针对该目标元网格模型进行疲劳仿真分析得到能够置信度较高的仿真结果；然后，获取车辆在预设路况行驶时，车辆结构对应的载荷规律信息和温度规律信息，根据上述车辆结构的材料信息和温度规律信息生成用于表征车辆结构包含的材料在各温度环境下的寿命变化的材料寿命曲线；最后，根据上述预设材料寿命曲线和载荷规律信息对元网格模型进行疲劳仿真分析，得到车辆结构各部件的损伤分布结果。
如此，本申请通过将车辆结构的寿命仿真作为核心方法，通过结合车辆结构在车辆实际行驶中采集的疲劳损伤信息和寿命仿真方法，实现车辆结构的损伤预测和寿命评价，从而降低试验成本。
下面分别对车辆结构的损伤预测方法中的各个方法步骤做详细说明。
步骤S100，根据车辆包含的车辆结构对应的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型。
具体地，在确定车辆中需要进行损伤预测的车辆结构后，获取该车辆结构对应的数模结构，其中，该数模结构用于反映该车辆结构的外形、连接关系等结构信息，然后将该车辆结构采用的材料所对应的材料信息输入至该数模结构，以搭建能够较好还原车辆结构性能的目标元网格模型，从而针对该目标元网格模型进行损伤预测，达到对该车辆结构进行疲劳仿真分析的目的。
步骤S200，获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息和温度规律信息，所述载荷规律信息用于表征所述车辆结构承受的载荷变化，所述温度规律信息用于表征所述车辆结构产生的温度变化。
具体地，在车辆行驶过程中，车辆结构会承受相应的载荷，以及发生温度变化，进而对车辆结构产生疲劳损伤，从而影响车辆结构的寿命。在本实施例中，采集车辆在用于测试的预设路况行驶时，车辆结构相对于该预设路况的载荷规律信息和温度规律信息，以在后续根据该载荷规律信息和温度规律信息对上述搭建的目标元网络模型进行损伤预测。
步骤S300，根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，所述预设材料寿命曲线用于表征所述材料信息对应的预设材料在各温度环境下的寿命变化。
具体地，将车辆结构采用的材料基于上述温度规律信息进行测试，采集上述材料在各温度环境下的寿命变化结果，将该寿命变化结果记录得到预设材料寿命曲线，以得到用于模拟车辆行驶过程中，车辆结构的材料由于发生温度变化而产生疲劳损伤的输入参数。
步骤S400，根据所述预设材料寿命曲线和所述载荷规律信息对所述目标元网格模型进行疲劳仿真分析，得到所述车辆结构各部件的损伤分布结果。
具体地，根据上述预设材料寿命曲线和载荷规律信息对目标元网格模型进行疲劳仿真分析，由于预设材料寿命曲线表征了车辆结构的材料在车辆行驶于用于测试的预设路况时，基于温度变化产生的寿命变化结果，而载荷规律信息表征了车辆结构在车辆行驶于用于测试的预设路况时，需要承受的速度载荷，因此针对该目标元网格模型进行疲劳仿真分析得到的损伤分布结果，能够较为接近采用整车在试验场进行测试得到的真实测试结果，从而在确保疲劳仿真分析得到的损伤分布结果准确度较高的同时，又能降低所需的试验成本。
作为一种可选的实施方式，针对车辆的排气系统进行疲劳仿真分析时，在搭建与排气系统对应的目标元网格模型后，以及确定与排气系统对应的载荷规律信息和预设材料寿命曲线后，利用疲劳分析软件如nCode或TecWare将上述载荷规律信息作为载荷输入参数，然后将上述预设材料寿命曲线，如原材料S-N曲线作为材料疲劳特性参数，基于雨流分析原则和米勒(Miner)定则计算得到排气系统各部件的损伤分布预测结果，以实现针对排气系统的疲劳仿真分析和寿命评价。
图2示出了基于排气系统的目标元网格模型进行疲劳仿真分析后，得到的损伤分布预测结果示意图，通过在目标元网格模型各位置赋以不同的颜色，表征该位置部件的损伤预测结果。
可以理解，在本实施例中，针对车辆结构进行疲劳仿真分析实现寿命求解，是根据目标元网格模型的有限元网格划分特性以表征车辆结构各部件，以及结合该车辆结构各部件的材料信息所实现的，这克服了现有技术中针对车辆结构的各关键结构部位分别求取广义伪损伤导致试验结果精度低、效率低的问题。如此，本申请技术方案直接基于车辆结构的有限元模型进行时域激励求解，得到精确度更高的疲劳寿命分布输出损伤预测结果，涉及的疲劳损伤计算结果的精度更高，评价更直观，以及效率也更高。
进一步地，在以上实施例的基础上，上述步骤S200中的获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息，包括如下的步骤S201和步骤S202。
步骤S201，获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第一预设位置处对应的速度传感信息。
具体地，在车辆结构的速度变化较为明显、或者承受速度载荷较大的位置设置速度传感器/加速度传感器，以获取车辆在用于测试的预设路况中行驶时，该车辆结构各部件产生的加速度载荷信号。
步骤S202，根据所述预设路况的路谱信息与所述速度传感信息生成所述车辆结构的载荷规律信息。
具体地，路谱信息指道路路面谱(Road spectrum)，是路面不平度的功率谱密度曲线，通过路谱采集设备采集用于测量的预设路况的路谱信息，并将该路谱信息与上述生成的加速度载荷信号谱结合生成载荷规律信息，即加速度载荷信号谱，以表征车辆在预设路况行驶时，车辆结构在不同的路面不平度下，各部件承受的加速度载荷。
进一步地，在以上实施例的基础上，所述车辆结构为排气系统，在上述步骤S201中的获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第一预设位置处对应的速度传感信息之前，所述方法还包括如下的步骤S203。
步骤S203，在所述排气系统的各连接处设置速度传感器，以通过所述速度传感器获取所述排气系统的各连接处的速度传感信息，所述排气系统通过所述各连接处与车辆的其他结构部件进行连接。
具体地，排气系统是内燃机汽车的重要组成部分，具有排放废气和降噪的作用。排气系统的工作环境十分恶劣复杂：既承受高温高压气流的冲击，也承受发动机的传递振动激励和底盘系统的路面振动激励，且因发动机牵引工况及路况的频繁变化，排气系统还承受交变载荷造成的疲劳应力影响；可以理解，若排气系统的疲劳失效会造成发动机高温燃气泄漏，轻则影响发动机性能或致使排气系统脱落，重则造成火灾事故。这使得针对排气系统的疲劳损伤预测是检测汽车性能是否达标的重要课题。
在本实施例中，当针对车辆的排气系统进行疲劳仿真测试时，需要在排气系统用于连接车辆的其他结构部件的各连接处，即在排气系统的各挂钩处设置速度传感器，以通过速度传感器获取车辆在预设路况行驶时，排气系统需要承受的加速度载荷。
进一步地，在以上实施例的基础上，上述步骤S200中的获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息，包括如下的步骤S204和步骤S205。
步骤S204，获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第二预设位置处对应的温度传感信息。
具体地，根据测温需求在车辆结构的多个位置设置温度传感器，以获取车辆在用于测试的预设路况中行驶时，该车辆结构各部件产生的温度变化信号，并记录生成排气系统输入端的温度信号谱。
步骤S205，根据所述预设路况的路谱信息与所述温度传感信息生成所述车辆结构的温度规律信息。
具体地，通过路谱采集设备采集用于测量的预设路况的路谱信息，并将该路谱信息与上述车辆结构各部件产生的温度变化信号结合生成温度规律信息，即温度信号谱，以表征车辆在预设路况行驶时，车辆结构的各部件所产生的温度变化。
进一步地，在以上实施例的基础上，所述车辆结构为排气系统，在上述步骤S205中的获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第二预设位置处对应的温度传感信息之前，所述方法还包括如下的步骤S206。
步骤S206，在所述排气系统的各管路预设位置设置温度传感器，以通过所述温度传感器获取所述排气系统的各管路预设位置的温度传感信息，所述排气系统的各管路预设位置之间的温度差异达到预设温度阈值。
具体地，在针对车辆的排气系统进行疲劳仿真试验的时候，由于排气系统中排气管路的各个位置可能存在较大的温度差异，如排气管输入端可能因输入发动机燃烧生成的废气而导致温度较高，排气管输出端则相对温度较低，因此在本实施例中，在排气系统中温度差异达到预设温度阈值的各管路预设位置设置温度传感器，如在排气系统中温度差异达到50度、100度或者200度等温度阈值的位置设置热电偶，以获取排气系统各分布处的气体温度及部件表面的温度变化信息，进而结合预设路况的路谱信息生成温度信号谱。
作为一种可选的实施方式，也可以在排气系统中基于预设距离设置温度传感器以获取温度变化信息，如在排气管路中每相隔20cm或者30cm设置一个热电偶，可以理解，间隔预设距离设置温度传感器也是基于排气系统不同位置存在温度差异所采取的温度信息获取方式。
可以理解，上述设置温度传感器涉及的设置规则数值，如50度、100度或者200度等温度阈值，或者20cm或者30cm等距离阈值，仅为用于举例的数值，本方案不对上述设置规则数值作具体限定。
进一步地，在以上实施例的基础上，上述步骤S300中的根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，包括如下的步骤S301至步骤S303。
步骤S301，根据所述材料信息确定用于测试材料寿命的测试棒材。
步骤S302，获取所述测试棒材在所述温度规律信息的测试环境下对应的寿命信息。
步骤S303，根据所述测试棒材的寿命信息生成所述预设材料寿命曲线。
具体地，在本实施例中，根据除车辆结构各部件采用的材料牌号确定对应的原材料，然后根据原材料加工得到用于测试材料寿命的测试棒材，进而在上述温度规律信息，即温度信号谱对应的测试环境下进行试验得到该测试棒材在不同温度下的寿命信息，最终根据该测试棒材在不同温度下的寿命信息生产原材料应力-寿命曲线(S-N曲线)，即预设材料寿命曲线。
其中，上述根据测试棒材试验得到各温度下的原材料应力-寿命曲线(S-N曲线)，为材料级的疲劳特性参数，是真实的应力(Stree)与寿命(Cycle)曲线，而非针对排气系统关键结构部位试验得到疲劳耐久试验曲线，疲劳耐久试验曲线为广义的载荷(load)与寿命(cycle)曲线，即为广义的伪损伤寿命曲线。
可以理解，材料级的应力-寿命曲线相较于广义的载荷(load)与寿命(cycle)曲线更加精确、计算精度更高，这是因为前者基于用于试验的标准棒材试验，试验样本规范且数量足够支撑试验需求，而后者由于仅对排气系统关键结构部位进行试验，试验样本较少导致试验结果的置信度不高。此外，对于车辆除排气系统外的其他车辆结构涉及的相应材料都可直接调用该应力-寿命曲线，无需因为其他车辆结构存在结构差异，而需要在每个试验项目都重复进行结构部位疲劳耐久试验，从而能够降低对试验资源的消耗，节省开发时间及成本。
进一步地，在以上实施例的基础上，上述步骤S100中的根据车辆结构的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型，包括如下的步骤S101至步骤S103。
步骤S101，获取用于表征车辆结构的数模结构。
步骤S102，将所述数模结构进行元网格划分，得到基础元网格模型。
步骤S103，将所述车辆结构各部件分别对应的材料信息输入至所述基础元网格模型，得到目标元网格模型。
具体地，作为一种可行的实施方式，获取用于表征车辆结构，如排气系统结构信息所对应的3D数模结构，以及用于排气系统对应的材料信息，如材料种类、材料厚度、材料泊松比、杨氏模量以及抗拉强度等，运用仿真处理前分析软件，如Hypermesh软件进行有限元网格的划分，搭建得到能够表征排气系统的目标元网格模型，以根据该目标元网格模型进行疲劳仿真分析。
图3示出了本申请一个实施例中，在针对车辆的排气系统进行疲劳仿真分析时涉及的应用流程图，包括如下的步骤S304至步骤S307。
步骤S304，根据排气系统的3D数模结构及特性参数，如排气系统的结构，尺寸，材料厚度，材料的密度、泊松比、杨氏模量以及抗拉强度等，运用Hypermesh软件进行有限元网格的划分，以及搭建得到对应的排气系统仿真模型。
步骤S305，控制车辆在预设路况进行测试，获取排气系统输入端对应该预设路况产生的载荷路谱信息。
步骤S306，根据排气系统的材料牌号，确定排气系统制造采用的原材料，然后根据该原材料制造用于测试的标准棒材。以及，在上述控制车辆在预设路况进行测试阶段，获取排气系统各分布处的温度路谱。根据该温度路谱设置测试环境，并在该测试环境下对上述标准棒材进行测试，以得到标准棒材在不同温度下的寿命变化信息，从而根据该寿命变化信息定义排气系统原材料S-N曲线。
步骤S307，根据上述载荷路谱信息和排气系统原材料S-N曲线，基于雨流分析原则和米勒(Miner)定则对上述排气系统仿真模型进行疲劳仿真分析，即执行基于多通道时域信号输入的排气系统损伤寿命计算过程，最终得到排气系统各部件的损伤分布预测结果。
以下介绍本申请的装置实施例，可以用于执行本申请上述实施例中的车辆结构的损伤预测方法。图4示意性地示出了本申请实施例提供的车辆结构的损伤预测装置的结构框图。如图4所示，车辆结构的损伤预测装置400包括：
模型搭建模块410，被配置为根据车辆包含的车辆结构对应的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型；
信息获取模块420，被配置为获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息和温度规律信息，所述载荷规律信息用于表征所述车辆结构承受的载荷变化，所述温度规律信息用于表征所述车辆结构产生的温度变化；
曲线生成模块430，被配置为根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，所述预设材料寿命曲线用于表征所述材料信息对应的预设材料在各温度环境下的寿命变化；
疲劳仿真分析模块440，被配置为根据所述预设材料寿命曲线和所述载荷规律信息对所述目标元网格模型进行疲劳仿真分析，得到所述车辆结构各部件的损伤分布结果。
在本申请的一个实施例中，基于以上实施例，信息获取模块包括：
载荷信息获取单元，被配置为获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第一预设位置处对应的速度传感信息；以及根据所述预设路况的路谱信息与所述速度传感信息生成所述车辆结构的载荷规律信息；
温度信息获取单元，被配置为获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第二预设位置处对应的温度传感信息；以及，根据所述预设路况的路谱信息与所述温度传感信息生成所述车辆结构的温度规律信息。
在本申请的一个实施例中，基于以上实施例，车辆结构的损伤预测装置还包括：
设置模块，被配置为在所述排气系统的各连接处设置速度传感器，以通过所述速度传感器获取所述排气系统的各连接处的速度传感信息，所述排气系统通过所述各连接处与车辆的其他结构部件进行连接；以及，在所述排气系统的各管路预设位置设置温度传感器，以通过所述温度传感器获取所述排气系统的各管路预设位置的温度传感信息，所述排气系统的各管路预设位置之间的温度差异达到预设温度阈值。
在本申请的一个实施例中，基于以上实施例，曲线生成模块包括：
确定单元，被配置为根据所述材料信息确定用于测试材料寿命的测试棒材；
获取单元，被配置为获取所述测试棒材在所述温度规律信息的测试环境下对应的寿命信息；
生成单元，被配置为根据所述测试棒材的寿命信息生成所述预设材料寿命曲线。
在本申请的一个实施例中，基于以上实施例，模型搭建模块包括：
模型获取单元，被配置为获取用于表征车辆结构的数模结构；
划分单元，被配置为将所述数模结构进行元网格划分，得到基础元网格模型；
模型生成单元，被配置为将所述车辆结构各部件分别对应的材料信息输入至所述基础元网格模型，得到目标元网格模型。
图5示意性地示出了用于实现本申请实施例的终端设备的计算机系统结构框图。
需要说明的是，图5示出的终端设备的计算机系统500仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，计算机系统500包括中央处理器501(Central Processing Unit，CPU)，其可以根据存储在只读存储器502(Read-Only Memory，ROM)中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器503(Random Access Memory，RAM)中的程序而执行各种适当的动作和处理。在随机访问存储器503中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。中央处理器501、在只读存储器502以及随机访问存储器503通过总线504彼此相连。输入/输出接口505(Input/Output接口，即I/O接口)也连接至总线504。
以下部件连接至输入/输出接口505：包括键盘、鼠标等的输入部分506；包括诸如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分507；包括硬盘等的存储部分508；以及包括诸如局域网卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至输入/输出接口505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。
特别地，根据本申请的实施例，各个方法流程图中所描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质511被安装。在该计算机程序被中央处理器501执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种车辆结构的损伤预测方法，其特征在于，包括：
根据车辆包含的车辆结构对应的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型；
获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息和温度规律信息，所述载荷规律信息用于表征所述车辆结构承受的载荷变化，所述温度规律信息用于表征所述车辆结构产生的温度变化；
根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，所述预设材料寿命曲线用于表征所述材料信息对应的预设材料在各温度环境下的寿命变化；
根据所述预设材料寿命曲线和所述载荷规律信息对所述目标元网格模型进行疲劳仿真分析，得到所述车辆结构各部件的损伤分布结果。
2.如权利要求1所述的车辆结构的损伤预测方法，其特征在于，获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息，包括：
获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第一预设位置处对应的速度传感信息；
根据所述预设路况的路谱信息与所述速度传感信息生成所述车辆结构的载荷规律信息。
3.如权利要求2所述的车辆结构的损伤预测方法，其特征在于，所述车辆结构为排气系统，在获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第一预设位置处对应的速度传感信息之前，所述方法还包括：
在所述排气系统的各连接处设置速度传感器，以通过所述速度传感器获取所述排气系统的各连接处的速度传感信息，所述排气系统通过所述各连接处与车辆的其他结构部件进行连接。
4.如权利要求1所述的车辆结构的损伤预测方法，其特征在于，获取所述车辆结构相对于预设路况的温度规律信息，包括：
获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第二预设位置处对应的温度传感信息；
根据所述预设路况的路谱信息与所述温度传感信息生成所述车辆结构的温度规律信息。
5.如权利要求4所述的车辆结构的损伤预测方法，其特征在于，所述车辆结构为排气系统，在获取车辆在预设路况行驶时，所述车辆结构的第二预设位置处对应的温度传感信息之前，所述方法还包括：
在所述排气系统的各管路预设位置设置温度传感器，以通过所述温度传感器获取所述排气系统的各管路预设位置的温度传感信息，所述排气系统的各管路预设位置之间的温度差异达到预设温度阈值。
6.如权利要求1所述的车辆结构的损伤预测方法，其特征在于，根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，包括：
根据所述材料信息确定用于测试材料寿命的测试棒材；
获取所述测试棒材在所述温度规律信息的测试环境下对应的寿命信息；
根据所述测试棒材的寿命信息生成所述预设材料寿命曲线。
7.如权利要求1所述的车辆结构的损伤预测方法，其特征在于，根据车辆结构的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型，包括：
获取用于表征车辆结构的数模结构；
将所述数模结构进行元网格划分，得到基础元网格模型；
将所述车辆结构各部件分别对应的材料信息输入至所述基础元网格模型，得到目标元网格模型。
8.一种车辆结构的损伤预测装置，其特征在于，包括：
模型搭建模块，被配置为根据车辆包含的车辆结构对应的数模结构和材料信息搭建目标元网格模型；
信息获取模块，被配置为获取所述车辆结构相对于预设路况的载荷规律信息和温度规律信息，所述载荷规律信息用于表征所述车辆结构承受的载荷变化，所述温度规律信息用于表征所述车辆结构产生的温度变化；
曲线生成模块，被配置为根据所述材料信息与所述温度规律信息生成预设材料寿命曲线，所述预设材料寿命曲线用于表征所述材料信息对应的预设材料在各温度环境下的寿命变化；
疲劳仿真分析模块，被配置为根据所述预设材料寿命曲线和所述载荷规律信息对所述目标元网格模型进行疲劳仿真分析，得到所述车辆结构各部件的损伤分布结果。
9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的车辆结构的损伤预测程序，所述车辆结构的损伤预测程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的车辆结构的损伤预测方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质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如权利要求1至7中任一项所述的车辆结构的损伤预测方法。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106644781A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于试件表面温度演化分析的金属疲劳寿命预测方法 |
| US20170293712A1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-12 | Airbus Helicopters Deutschland GmbH | Probabilistic load and damage modeling for fatigue life management |
| CN109029884A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-18 | 江铃汽车股份有限公司 | 一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法 |
| CN113378425A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-09-10 | 东风马勒热系统有限公司 | 基于雨流计数法的汽车换热器产品疲劳寿命测试方法 |
| CN115221607A (zh) * | 2021-09-13 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 疲劳分析方法、终端及存储介质 |
| CN115219216A (zh) * | 2021-04-19 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种排气系统的寿命评价方法 |
| CN115495838A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 东风汽车集团股份有限公司 | 车身疲劳耐久仿真分析自动化方法及系统 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170293712A1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-12 | Airbus Helicopters Deutschland GmbH | Probabilistic load and damage modeling for fatigue life management |
| CN106644781A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于试件表面温度演化分析的金属疲劳寿命预测方法 |
| CN109029884A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-18 | 江铃汽车股份有限公司 | 一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法 |
| CN115219216A (zh) * | 2021-04-19 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种排气系统的寿命评价方法 |
| CN113378425A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-09-10 | 东风马勒热系统有限公司 | 基于雨流计数法的汽车换热器产品疲劳寿命测试方法 |
| CN115221607A (zh) * | 2021-09-13 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 疲劳分析方法、终端及存储介质 |
| CN115495838A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 东风汽车集团股份有限公司 | 车身疲劳耐久仿真分析自动化方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 葛剑敏: "汽车声学", 30 June 2013, 同济大学出版社, pages: 194 * |
| 高象平: "拖拉机零部件优化设计", 30 November 1989, 广东科技出版社, pages: 217 - 218 * |
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