一種模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法
【專利摘要】本發明涉及一種模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，包括如下步驟：（1）在汽車的設計研發階段，利用計算機軟件建立汽車有限元模型；（2）定義瞬態激勵緩沖條或三角形凸塊尺寸模型；（3）計算加載參數；（4）模擬汽車左右輪同時，并且前后輪先后以一定車速通過緩沖條或三角形凸塊；（5）計算汽車在一定時間下輸入確定信號的瞬態響應。縮短研發周期；節約研發成本；操作便利；通過軟件計算一款車的整車平順性只需要2-3個小時，并且，很容易通過有限元方法提高改善汽車的平順性。
【專利說明】一種模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車領域，具體涉及一種模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法。
【背景技術】
[0002]汽車平順性是指汽車在一般行駛速度范圍內行駛時，能保證乘員不會因車身振動與沖擊而引起不舒服和疲勞的感覺，以及保持所運貨物完整無損的性能。它是汽車各項性能中一個很重要的指標，它的好壞不僅影響到駕駛員、乘員的疲勞程度、舒適性及貨物安全可靠的運輸，而且也影響著汽車的燃油經濟性等問題。研究汽車平順性的主要目的就是控制汽車振動系統的動態特性，使振動的“輸出”在給定工況的“輸入”下不超過一定界限，以保持乘員的舒適性。隨著社會的發展和生活水平的提高，人們對汽車特別是家庭轎車的平順性要求越來越高，因此如何提高汽車的平順性就顯得尤為重要。現階段汽車平順性基本采用實車測試的方法，國家對汽車平順性試驗方法也做了相關規定。通過實車測試的方法評估汽車的平順性有以下缺點:
[0003]?增加了研發周期；
[0004]?增加了研發費用；
[0005].改善提高比較困難；
[0006]?采用實車測試的方法評估汽車的平順性，這一階段必是在研發后期，此時的研發數據都已經凍結。如在測試中發現平順性不滿足國家標準，那么改善提高的空間相對很小。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種在汽車設計研發階段利用計算機軟件預估汽車平順性性能的有限元分析方法。在汽車的設計研發階段，利用計算機軟件建立汽車有限元模型，基于NASTRAN軟件計算汽車在一定時間下輸入確定信號的瞬態響應，左右輪同時，前后輪先后通過緩沖條或三角形凸塊，響應類型有方向盤、座椅導軌、輪心的振動，以及車內的噪聲等。
[0008]具體技術方案如下:
[0009]一種模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，包括如下步驟:
[0010](I)在汽車的設計研發階段，利用計算機軟件建立汽車有限元模型；
[0011](2)定義瞬態激勵緩沖條或三角形凸塊尺寸模型；
[0012](3)計算加載參數；
[0013](4)模擬汽車左右輪同時，并且前后輪先后以一定車速通過緩沖條或三角形凸塊；
[0014](5)計算汽車在一定時間下輸入確定信號的瞬態響應。
[0015]進一步地，步驟(I)中汽車有限元模型包括車身、開啟件、底盤、內外飾附件等。
[0016]進一步地,步驟(2)中采用正弦緩沖條。[0017]進一步地，瞬態激勵緩沖條為180mm*30mm的1/2正弦緩沖條。
[0018]進一步地，步驟(3)中所述參數包括:通過緩沖條的速度，通過緩沖條的時間和前后輪延遲的時間，采用等效力法轉換緩沖條的高度，等效力的大小等于輪胎的剛度與緩沖條高度的乘積。
[0019]進一步地,進一步包括步驟(6):輸出計算響應曲線。
[0020]進一步地，響應曲線包括前后輪心加速度響應曲線及方向盤振動曲線。
[0021]進一步地，步驟(4)中的加載點為四輪與地面的接觸點。
[0022]進一步地，步驟(5)中的所述瞬態響應包括車內振動與噪聲。
[0023]進一步地，基于NASTRAN軟件計算汽車在一定時間下輸入確定信號的瞬態響應，和/或，所述車內振動與噪聲包括方向盤、座椅導軌、輪心的振動響應以及車內的噪聲。
[0024]與目前現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0025].縮短研發周期；
[0026].節約研發成本；
[0027].操作便利；
[0028].通過軟件計算一款車的整車平順性只需要2-3個小時，并且，很容易通過有限元方法提高改善汽車的平順性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發明某車型有限元模型
[0030]圖2為正弦緩沖條斷面尺寸形狀
[0031]圖3為瞬態分析加載點示意圖
[0032]圖4為瞬態分析前后輪心加速度響應曲線，實線為前輪心，虛線為后輪心
[0033]圖5為瞬態分析方向盤振動加速度響應曲線，實線為方向盤的三點鐘響應曲線，虛線為方向盤的十二點鐘響應曲線
【具體實施方式】
[0034]下面根據附圖對本發明進行詳細描述，其為本發明多種實施方式中的一種優選實施例。
[0035]計算某車型以30km/h的車速通過尺寸為180mm*30mm的1/2正弦緩沖條,并輸出輪心的及方向盤的振動響應。該車型的軸距為2548mm。
[0036]1，利用計算機軟件建立某車型有限元模型，包括車身、開啟件、底盤、內外飾附件等，見圖1。
[0037]2，定義瞬態激勵緩沖條尺寸模型(本分析以1/2正弦緩沖條為例)，見圖2。
[0038]3，計算加載參數。
[0039]本例計算中，單位采用如下:長度(mm)、時間(S)、重量(kg)、密度(kg/mm3),相關參數為:
[0040]通過緩沖條的速度:V=30Km/h=8333.3mm/s ；
[0041]通過緩沖條的時間:T=180mm/8333.3mm/s=0.0216s ；
[0042]前后輪延遲的時間:DELAY=2548mm/8333.3mm/s=0.306s ；[0043]采用等效力法轉換緩沖條的高度，等效力的大小等于輪胎的剛度與緩沖條高度的乘積。
[0044]4，加載點與響應點。汽車左右輪同時，并且前后輪先后以30Km/h的車速通過緩沖條，輸出為方向盤、座椅導軌、輪心的響應以及車內的噪聲。加載點為四輪與地面的接觸點，見圖3。
[0045]5，輸出計算響應曲線。本例以輸出前后輪心加速度響應曲線及方向盤振動曲線為例，見圖4、圖5。
[0046]本實施例具有如下優勢:
[0047]1.在開發初期利用CAE分析方法預估汽車平順性；
[0048]2.縮短研發周期，有利控制研發成本；
[0049]3.預估汽車通過緩沖塊或三角形凸塊時的車內振動與噪聲，提高乘客舒適性。
[0050]上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在汽車的設計研發階段，利用計算機軟件建立汽車有限元模型； (2)定義瞬態激勵緩沖條或三角形凸塊尺寸模型； (3)計算加載參數； (4)模擬汽車左右輪同時，并且前后輪先后以一定車速通過緩沖條或三角形凸塊； (5)計算汽車在一定時間下輸入確定信號的瞬態響應。
2.如權利要求1所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，步驟(I)中汽車有限元模型包括車身、開啟件、底盤、內外飾附件等。
3.如權利要求1或2所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，步驟(2)中采用正弦緩沖條。
4.如權利要求3所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，瞬態激勵緩沖條為180mm*30mm的1/2正弦緩沖條。
5.如權利要求1-4中任一項所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，步驟(3)中所述參數包括:通過緩沖條的速度，通過緩沖條的時間和前后輪延遲的時間，采用等效力法轉換緩沖條的高度，等效力的大小等于輪胎的剛度與緩沖條高度的乘積。
6.如權利要求1所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，進一步包括步驟(6):輸出計算響應曲線。
7.如權利要求6所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，響應曲線包括前后輪心加速度響應曲線及方向盤振動曲線。
8.如權利要求1-7中任一項所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，步驟(4 )中的加載點為四輪與地面的接觸點。
9.如權利要求1-8中任一項所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，步驟(5 )中的所述瞬態響應包括車內振動與噪聲。
10.如權利要求9所述的模擬整車在脈沖輸入下平順性的有限元分析方法，其特征在于，基于NASTRAN軟件計算汽車在一定時間下輸入確定信號的瞬態響應，和/或，所述車內振動與噪聲包括方向盤、座椅導軌、輪心的振動響應以及車內的噪聲。
【文檔編號】G06F17/50GK103473395SQ201310367637
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】李暢, 田冠男, 王君 申請人:奇瑞汽車股份有限公司