CN116992715A - 一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，包括建立精细的车身有限元模型；建立车身内饰零件有限元模型；建立包含一维单元的有限元模型；设置求解控制卡片，提交计算；建立自由度缩减后车身模型，导出.mnf文件，建立整车车辆系统动力学模型；建立刚柔耦合动力学模型，导出.mdf文件；将获取的.mdf文件与.master、.ifpdat文件、.dball文件及.mnf文件提交应力恢复计算，得到间隙结果。本发明基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法将车身考虑为弹性结构，经模态叠加法缩减自由度，计算效率高，建立刚柔耦合车辆系统动力学模型，根据应力恢复法提取计算结果，完成不同特征路面下的汽车内饰间隙校核。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法。
背景技术
以往的汽车内饰零部件间隙校核要么将待考核零件考虑为刚体结构，不考虑零部件自身刚度的影响，要么结合试验，将试验获取的路谱加载到车身有限元模型，并没有建立从路面激励至整车车辆系统响应-至弹性零部件的刚柔耦合系统级仿真模型校核零部件间隙。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，以解决现有仿真模型不易考虑不同特征路面对汽车内饰间隙的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，包括以下步骤：
A、建立精细的车身有限元模型；
B、建立车身内饰零件有限元模型；
C、建立包含一维单元的有限元模型；
D、设置求解控制卡片，提交计算；
E、建立自由度缩减后车身模型，导出.mnf文件，
F、建立整车车辆系统动力学模型；
G、建立刚柔耦合动力学模型，导出.mdf文件；
H、将获取的.mdf文件与.master、.ifpdat文件、.dball文件以及.mnf文件一起提交应力恢复计算，得到间隙结果。
进一步地，步骤A，将四个车门、引擎盖、后备箱盖简化为质量点，并通过RBE3单元与车身连接。
进一步地，步骤B，建立车身内饰零件有限元模型后，导入到车身模型中，并通过RBE2单元与车身连接。
进一步地，步骤C，具体包括以下步骤：
C1、选择车身和内饰有限元模型上的节点，建立1维Beam单元；
C2、选中步骤C1建立的1维Beam单元全部节点，建立节点集；
C3、根据整车硬点坐标在车身与悬架、车身与转向机连接位置处建立节点，并将节点与车身通过RBE2单元连接；
C4、选中步骤C3建立的节点，建立约束，约束全部6个自由度；
C5、建立载荷。
更进一步地，步骤C1，不能选择一维单元与二维单元连接处的node点。
更进一步地，步骤D，具体包括以下步骤：
D1、控制卡片设置，选择OPT_UNSUPPORTED_CARDS；
D2、控制卡片设置，选择GLOBAL_CASE_CONTROL，勾选METHOD_STRUCT栏，选择METHOD为步骤C5建立的载荷，并勾选RESVEC栏以获得更高阶模态对应力响应的贡献；
D3、控制卡片设置，选择PARAM设置POST＝-1，GROPNT＝0，WTMASS＝1；
D4、控制卡片设置，选择CASE_UNSUPPORTED_CARDS。
进一步地，步骤E，具体为：导出.bdf文件，提交有限元模型基于模态叠加法自由度缩减计算，获取计算结果.mnf文件。
更进一步地，步骤F，具体包括以下步骤：
F1、通过Flexible Body接口导入步骤E中的.mnf文件，建立弹性车身模型；
F2、根据步骤C3所选择节点的节点号，建立弹性车身的输出通讯器；
F3、建立整车车辆系统动力学模型，并建立于步骤F2相对应的输入通讯器。
进一步地，步骤G，具体包括以下步骤：
G1、将整车模型调试弹簧预载、悬架行程后，读入特征路面文件，进行虚拟试验场仿真；
G2、仿真完成后，打开后处理模块，选择车身弹性体，导出.mdf文件
进一步地，步骤H，具体为：
H1、选择步骤B建立的内饰零部件有限元模型，选取间隙校核关注节点，记录节点ID；
H2、将获取的.mdf文件与.master、.ifpdat文件、.dball文件以及.mnf文件一起提交应力恢复计算，计算得到.op2文件；
H3、将步骤H2得到的.op2文件导入到后处理软件中，选取步骤H1的节点ID，读取节点间距离随时间变化曲线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，结合试验，将试验获取的路谱加载到车身有限元模型，这类方法收试验局限较大，且车身有限元模型较为复杂计算效率不高；因此，为解决现有仿真模型不易考虑不同特征路面对汽车内饰间隙的影响，将车身考虑为弹性结构，经模态叠加法缩减自由度，提高计算效率，建立刚柔耦合车辆系统动力学模型，根据应力恢复法提取计算结果，完成不同特征路面下的汽车内饰间隙校核。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1车身有限元模型；
图2是1维Beam单元；
图3车身与悬架连接点；
图4整车刚柔耦合动力学模型；
图5基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法步骤流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，包括以下步骤：
1、建立精细的车身有限元模型；
2、建立车身内饰零件有限元模型；
3、建立包含一维单元的有限元模型；
4、设置求解控制卡片，提交计算；
5、建立自由度缩减后车身模型，导出.mnf文件，
6、建立整车车辆系统动力学模型；
7、建立刚柔耦合动力学模型，导出.mdf文件；
8、将获取的.mdf文件与.master、.ifpdat文件、.dball文件以及.mnf文件一起提交应力恢复计算，得到间隙结果。
实施例1
一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，包括以下步骤：
步骤1、建立精细的车身有限元模型，保证模型能够准确反应车身扭转刚度，考虑到计算效率，四个车门、引擎盖、后备箱盖简化为质量点，并通过RBE3单元与车身连接。
步骤2、建立车身内饰零件有限元模型，导入到车身模型中，并通过RBE2单元与车身连接。
步骤3、选择车身和内饰有限元模型上的节点，建立1维Beam单元(需注意不能选择一维单元与二维单元连接处的node点，如RBE3、RBE2等)，单元类型为plotel，1维Beam单元须能大致体现车身和内饰的几何形状。
步骤4、选中步骤3建立的1维Beam单元全部节点，建立节点集，节点集ID＝1。
步骤5、根据整车硬点坐标在车身与悬架、车身与转向机连接位置处建立节点，并将节点与车身通过RBE2单元连接。
步骤6、选中步骤5建立的节点，建立约束，约束全部6个自由度，约束类型选为ASET1。
步骤7、建立载荷，载荷类型设置为EIGR，计算方法Method设置为LAN(兰索士法)，模态阶数ND设置为10。
步骤8、建立载荷分析步。
步骤9、control cards控制卡片设置，选择OPT_UNSUPPORTED_CARDS，并输入以下语句：
nastran dbcfact＝4
ASSIGN OUTPUT2＝'mnf.out'STATUS＝UNKNOWN UNIT＝20FORM＝UNFORM。
步骤10、control cards控制卡片设置，选择SOL，分析类型设置为Normal modes。
步骤11、control cards控制卡片设置，选择GLOBAL_CASE_CONTROL，勾选METHOD_STRUCT栏，选择METHOD为步骤7建立的载荷，并勾选RESVEC栏以获得更高阶模态对应力响应的贡献。
步骤12、control cards控制卡片设置，选择PARAM设置POST＝-1，GROPNT＝0，WTMASS＝1。
步骤13、control cards控制卡片设置，选择CASE_UNSUPPORTED_CARDS，并输入以下语句：
ADAMSMNF FLEXBODY＝YES,PSETID＝1(1为步骤4建立的节点集ID号),ADMOUT＝YES,OUTSTRS＝YES。
步骤14、control cards控制卡片设置，选择BULK_UNSUPPORTED_CARDS，并输入以下语句：
DTI,UNITS,1,MGG,N,MM,S(设置Nastran单位，保证与Adams软件单位设置一致)
SPOINT 1THRU 35
QSET1 1THRU 35。
步骤15、导出.bdf文件，提交有限元模型基于模态叠加法自由度缩减计算，获取计算结果.mnf文件。
步骤16、在Adams软件中通过Flexible Body接口导入步骤15中的.mnf文件，建立弹性车身模型。
步骤17、根据步骤5所选择节点的节点号，在Adams软件中建立弹性车身的输出通讯器。
步骤18、在Adams软件中建立整车车辆系统动力学模型，动力总成、前、后悬架等系统的零部件均考虑为刚体结构，并建立于步骤17相对应的输入通讯器，用于车身与各部件的连接。
步骤19、将整车模型调试弹簧预载、悬架行程后，读入特征路面文件，进行虚拟试验场仿真。
仿真完成后，打开后处理模块Durability-FE Modal Export-Nastran，选择车身弹性体，导出.mdf文件。
步骤20、选择步骤2建立的内饰零部件有限元模型，选取间隙校核关注节点，记录节点ID，编写.dat计算文件，输入以下语句：
ASSIGN PRIMARY＝'flexforstress_start.MASTER'(flexforstress_start为步骤15计算的结果文件)
RESTART LOGICAL＝PRIMARY
ASSIGN INPUTT2＝'chassisdeform.mdf'UNIT＝31(chassisdeform为步骤19导出的结果文件)
SOL 112
CEND
TITLE＝ADAMS FLEX EXAMPLE
SUBTITLE＝PLATE 1.0X 0.75
$GLOBAL CASE
SET 1＝1,2,3,4,5……(SET1为上述间隙校核关注节点ID)
ECHO＝NONE
LABEL＝ADAMS MNF
METHOD＝1
DLOAD＝31
DISP(PLOT)＝1
STRESS(CORNER,PLOT,VONMISES,STRCUR,BILIN)＝1
GPFORCE(PRINT)＝1
BEGIN BULK
PARAM,ADMPOST,1
$2改为1可以去除刚体位移
PARAM,POST,-1
ENDDATA。
步骤21、将步骤15计算的得到的.MASTER、.DBALL、.IFPDAT文件，与.dat文件一同提交应力恢复计算，计算得到.op2文件。
步骤22、将步骤21得到的.op2文件导入到后处理软件中，选取步骤20的节点ID，读取节点间距离随时间变化曲线。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、建立精细的车身有限元模型；
B、建立车身内饰零件有限元模型；
C、建立包含一维单元的有限元模型；
D、设置求解控制卡片，提交计算；
E、建立自由度缩减后车身模型，导出.mnf文件，
F、建立整车车辆系统动力学模型；
G、建立刚柔耦合动力学模型，导出.mdf文件；
H、将获取的.mdf文件与.master、.ifpdat文件、.dball文件以及.mnf文件一起提交应力恢复计算，得到间隙结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于：步骤A，将四个车门、引擎盖、后备箱盖简化为质量点，并通过RBE3单元与车身连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于：步骤B，建立车身内饰零件有限元模型后，导入到车身模型中，并通过RBE2单元与车身连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于，步骤C，具体包括以下步骤：
C1、选择车身和内饰有限元模型上的节点，建立1维Beam单元；
C2、选中步骤C1建立的1维Beam单元全部节点，建立节点集；
C3、根据整车硬点坐标在车身与悬架、车身与转向机连接位置处建立节点，并将节点与车身通过RBE2单元连接；
C4、选中步骤C3建立的节点，建立约束，约束全部6个自由度；
C5、建立载荷。
5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于，步骤C1，不能选择一维单元与二维单元连接处的node点。
6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于，步骤D，具体包括以下步骤：
D1、控制卡片设置，选择OPT_UNSUPPORTED_CARDS；
D2、控制卡片设置，选择GLOBAL_CASE_CONTROL，勾选METHOD_STRUCT栏，选择METHOD为步骤C5建立的载荷，并勾选RESVEC栏以获得更高阶模态对应力响应的贡献；
D3、控制卡片设置，选择PARAM设置POST＝-1，GROPNT＝0，WTMASS＝1；
D4、控制卡片设置，选择CASE_UNSUPPORTED_CARDS。
7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于，步骤E，具体为：导出.bdf文件，提交有限元模型基于模态叠加法自由度缩减计算，获取计算结果.mnf文件。
8.根据权利要求7所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于，步骤F，具体包括以下步骤：
F1、通过Flexible Body接口导入步骤E中的.mnf文件，建立弹性车身模型；
F2、根据步骤C3所选择节点的节点号，建立弹性车身的输出通讯器；
F3、建立整车车辆系统动力学模型，并建立于步骤F2相对应的输入通讯器。
9.根据权利要求1所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于，步骤G，具体包括以下步骤：
G1、将整车模型调试弹簧预载、悬架行程后，读入特征路面文件，进行虚拟试验场仿真；
G2、仿真完成后，打开后处理模块，选择车身弹性体，导出.mdf文件。
10.根据权利要求1所述的一种基于虚拟试验场的汽车内饰间隙校核方法，其特征在于，步骤H，具体为：
H1、选择步骤B建立的内饰零部件有限元模型，选取间隙校核关注节点，记录节点ID；
H2、将获取的.mdf文件与.master、.ifpdat文件、.dball文件以及.mnf文件一起提交应力恢复计算，计算得到.op2文件；
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