车辆开闭件疲劳检测方法和系统与流程

本申请涉及车辆部件的耐久性检测技术领域，具体地，涉及一种车辆开闭件疲劳检测方法和系统。

背景技术：

车辆部件的耐久性检测是衡量车身结构强度的重要指标，因此需要对车辆部件进行疲劳检测。在车辆开发过程中，通常是对车辆部件进行cae(computeraidedengineering)建模，对建模的车辆部件进行虚拟动作检测和试验验证以得到车辆部件的耐久性测试。

相比于普通部件，开闭件(如前舱盖、车身天窗、车门和尾门等可开闭的车身构件)疲劳检测的影响因素包含开合力和角度的影响，其疲劳检测更为复杂一些。当前对于车辆开闭件的耐久性检测，是完全将车辆开闭件和与车辆开闭件连接的一部分从整车中剥离出来，仅对剥离出来的部分进行检验。以车辆前舱盖为例，车辆前舱盖开闭耐久性是衡量前舱盖和车身结构强度的一项重要指标，因此车辆开发时要对前舱盖开闭耐久性能进行虚拟验证。具体实现时，将前舱盖以及与前舱盖连接的一部分车身从整车中截取下来，利用建模软件对截取下来的部分对应的结构实体进行详细建模，截断位置直接限定为被约束的状态。在模拟试验过程中，前舱盖初始开启一定角度，检测时，给前舱盖施加一定的初始速度，前舱盖绕铰链旋转，与缓冲块接触减速，随后锁钩关闭，反复回弹，直至完全锁止，提取前舱盖整个过程的应力-时间历程，再结合材料应力－寿命曲线，计算得到疲劳寿命。显然，由于与前舱盖具有连接关系的车身完全被刚性约束，与实际物理实验对比，仍存在以下不足：

(1)无法考虑悬架系统减振吸能对模拟结果的影响。悬架是连接车身的关键承载件，缓冲由不平路面传递给车身的冲击力，并衰减由此引起的振动，悬架系统对前舱盖的耐久性能有重要影响。(2)无法考虑轮胎减振吸能对结果的影响。(3)只截取了前部分车身，与整车实车状态存在差异。

因此，现有车辆开闭件疲劳检测方案得到结果，准确性还存在进一步提高的空间。

技术实现要素：

本申请实施例旨在提供一种车辆开闭件疲劳检测方法和系统，以解决现有车辆开闭件疲劳检测方案仅针对截取下来的部件建模检测而导致的疲劳检测结果不准确的技术问题。

本申请一些实施例中提供一种车辆开闭件疲劳检测方法，包括如下步骤：

将车辆划分为第一部分和第二部分；其中，所述第一部分包括车辆的待检测部件以及与所述待检测部件连接的关联部件，所述第二部分包括所述第一部分之外的其他车辆部件；

根据所述第一部分的物理属性信息建立第一部分的实体模型；根据所述第二部分中各部件的功能属性建立各部件的功能模型，将各部件的功能模型组合后得到第二部分的简化模型；融合所述实体模型和所述简化模型后得到所述车辆的整车模型；

根据所述待检测部件的疲劳测试需求确定测试边界条件；

根据所述测试边界条件对所述整车模型进行模拟试验，得到所述待检测部件的疲劳检测结果。

本申请一些实施例中的车辆开闭件疲劳检测方法，将车辆划分为第一部分和第二部分；其中，所述第一部分包括车辆的待检测部件以及与所述待检测部件连接的关联部件，所述第二部分包括所述第一部分之外的其他车辆部件的步骤中：

所述待检测部件为前舱盖；所述关联部件包括车辆a柱前方的前端部件；所述其他车辆部件包括车辆a柱后方的车身部分、悬架结构和轮胎；其中，以朝向车头的方向为前方，以朝向车尾的方向为后方。

本申请一些实施例中的车辆开闭件疲劳检测方法，将车辆划分为第一部分和第二部分；其中，所述第一部分包括车辆的待检测部件以及与所述待检测部件连接的关联部件，所述第二部分包括所述第一部分之外的其他车辆部件的步骤中：

所述待检测部件为尾门，所述关联部件包括车辆c柱后方的后端部件；所述其他车辆部件包括车辆c柱前方的车身部分、悬架结构和轮胎；其中，以朝向车头的方向为前方，以朝向车尾的方向为后方。

本申请一些实施例中的车辆开闭件疲劳检测方法，根据所述第二部分中各部件的功能属性建立各部件的功能模型，将各部件的功能模型组合后得到第二部分的简化模型的步骤中：

将所述车身部分简化为梁单元组成的功能模型，将所述悬架结构简化为弹簧-阻尼单元的功能模型，将所述轮胎简化为胎面-气囊的功能模型；将所述梁单元组成的功能模型、所述弹簧-阻尼单元的功能模型和所述胎面-气囊的功能模型组合后得到所述简化模型。

本申请一些实施例中的车辆开闭件疲劳检测方法，所述梁单元包括构成车身框架的下车体纵梁单元、侧梁单元、横梁单元和上车体顶梁单元；若相连接的两个梁单元之间的夹角大于设定角度，则在连接位置生成模拟接头；若有三个或三个以上梁单元相连接，则在连接位置生成模拟接头；若梁单元需要连接其他车辆部件，则在与其他车辆部件连接位置生成模拟接头；之后得到所述梁单元组成的功能模型。

本申请一些实施例中的车辆开闭件疲劳检测方法，所述弹簧-阻尼单元包括减振器支座，减振器、减振弹簧、减振器筒和弹簧支座；所述减振器支座以球铰接方式设置于所述减振器的第一端，用于与所述下车体纵梁单元或横梁单元上的模拟接头连接，所述减振器的第二端可滑动地设置于所述减振器筒内；所述减振弹簧套接于所述减振器与所述减振器筒的外部，所述减振弹簧的第一端与所述减振器支座连接，所述减振弹簧的第二端经所述弹簧支座固定于所述减振器筒的外壁上；为所述减振器与所述减振器筒相接处的位置设置阻尼参数后得到所述弹簧-阻尼单元的功能模型。

本申请一些实施例中的车辆开闭件疲劳检测方法，根据所述轮胎的胎面的物理属性得到胎面模型，根据所述胎面的内部容积以及所述车辆的胎压数据得到气囊模型，所述气囊模型置于所述胎面模型内，以得到所述胎面-气囊的功能模型；所述胎面-气囊的功能模型通过刚性部件与所述弹簧-阻尼单元的功能模型中的减振器筒连接。

本申请一些实施例中的车辆开闭件疲劳检测方法，根据所述待检测部件的疲劳测试需求确定测试边界条件的步骤中：

所述测试边界条件包括对所述实体模型中的待检测部件的边界条件，以及对所述轮胎的接地点处的约束条件。

本申请一些实施例中的车辆开闭件疲劳检测方法，融合所述实体模型和所述简化模型后得到所述车辆的整车模型的步骤中：

所述实体模型与所述简化模型的连接处为刚性连接。

基于同一发明构思，本申请一些实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上任一项方案所述的车辆开闭件疲劳检测方法。

基于同一发明构思，本申请一些实施例还提供一种车辆开闭件疲劳检测系统，所述系统包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行以上任一项所述的车辆开闭件疲劳检测方法。

本申请提供的上述技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：

本申请在对车辆开闭件进行疲劳检测时，不只针对待检测部件本身进行详细建模，同时还对与待检测部件具有连接关系的关联部件进行详细建模，由此得到实体模型。而对车辆的其他部件也依据各个部件的功能属性分别建立简化的功能模型，车辆中其他各个部件的功能模型组合后得到简化模型。将实体模型与简化模型融合为整车模型后，利用待检测部件所需要测试的内容确定测试边界条件，将测试边界条件施加到整车模型中进行模拟，最终得到待检测部件的疲劳检测结果。由于本方案是对整车模型进行的模拟测试，因此待检测部件受到车辆的其他部件的影响关系也能够模拟测试，而且由于对于其他部件的建模是采用的简化建模方式，并不会产生大的数据处理运算量，所以不会影响整个疲劳检测过程的测试周期。因此，本申请中的方案能够在确保检测效率的前提下得到更准确的车辆开闭件的疲劳检测结果。

附图说明

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本申请一个实施例所述车辆开闭件疲劳检测方法的流程图；

图2为本申请一个实施例所述车辆的整车模型建模结果的侧视图；

图3为本申请一个实施例所述车辆的整车模型建模结果的主视图；

图4为本申请一个实施例所述车辆的车身部分简化为梁单元模型的俯视图；

图5为本申请一个实施例所述车辆的车身部分简化为梁单元模型的侧视图；

图6为本申请一个实施例所述车辆的悬架部分简化为弹簧-阻尼单元模型的结构示意图；

图7为本申请一个实施例所述减振器与减振器筒连接处的放大结构示意图；

图8为本申请一个实施例所述车辆开闭件疲劳检测系统的结构框图。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请一些实施例中提供一种车辆开闭件疲劳检测方法，可以应用于装载有车辆部件疲劳检测应用程序的系统中，如图1所示，包括如下步骤：

s101：将车辆划分为第一部分和第二部分；其中，所述第一部分包括车辆的待检测部件以及与所述待检测部件连接的关联部件，所述第二部分包括所述第一部分之外的其他车辆部件。车辆开闭件包括前舱盖、车身天窗、车门和尾门等。针对车辆中的任意开闭件进行疲劳检测时，该待检测部件都具有一个与其直接连接的关联部件，关联部件对于待检测部件的疲劳检测结果具有关键影响，因此将两者视为一个整体。而对于其他部件，由于与待检测部件并不具有直接的连接关系，因此对于待检测部件的影响比关联部件带来的影响要小一些，所以可以不与待检测部件划分为一个整体，将除第一部分之外的其他车辆部件作为与第一部分具有连接关系的第二部分。

s102：根据所述第一部分的物理属性信息建立第一部分的实体模型；根据所述第二部分中各部件的功能属性建立各部件的功能模型，将各部件的功能模型组合后得到第二部分的简化模型；融合所述实体模型和所述简化模型后得到所述车辆的整车模型。本步骤中，物理属性信息是相关元件的实际属性，例如材料性能、元件之间的连接强度、连动关系和力传动效果等，完全按照车辆设计过程进行实际模拟。功能属性是指部件的实际作用效果，例如对于悬架来说，其主要是减振功能，因此可以将悬架部件等效为同样具有减振功能的弹性体来模拟。通过本步骤，能够建立整车模型。

s103：根据所述待检测部件的疲劳测试需求确定测试边界条件。由于对于车辆开闭件的疲劳检测是车辆设计过程中必须进行的步骤，针对每一车辆开闭件，都规定有具体的测试边界条件。例如，对于前舱盖或尾门进行疲劳检测时，测试边界条件包括前舱盖初始开启角度和给前舱盖施加的初始角速度。

s104：根据所述测试边界条件对所述整车模型进行模拟试验，得到所述待检测部件的疲劳检测结果。以前舱盖为例，在测试时按照上述边界条件设置前舱盖初始开启角度，给前舱盖施加的初始角速度后，控制前舱盖绕铰链旋转，与缓冲块接触减速，随后锁钩关闭，反复回弹，直至完全锁止，提取前舱盖整个过程的应力-时间历程，再结合材料应力－寿命曲线，就能够得到前舱盖的疲劳寿命检测结果。

以上方案在对车辆开闭件进行疲劳检测时，不只针对待检测部件本身进行详细建模，同时还对与待检测部件具有连接关系的关联部件进行详细建模，由此得到实体模型。而对车辆的其他部件也依据各个部件的功能属性分别建立简化的功能模型，车辆中其他各个部件的功能模型组合后得到简化模型。将实体模型与简化模型融合为整车模型后，利用待检测部件所需要测试的内容确定测试边界条件，将测试边界条件施加到整车模型中进行模拟，最终得到待检测部件的疲劳检测结果。由于本方案是对整车模型进行的模拟测试，因此待检测部件受到车辆的其他部件的影响关系也能够模拟测试，而且由于对于其他部件的建模是采用的简化建模方式，并不会产生大的数据处理运算量，所以不会影响整个疲劳检测过程的测试周期。因此，本申请中的方案能够在确保检测效率的前提下得到更准确的车辆开闭件的疲劳检测结果。

本申请实施例中的方案可以针对车辆中任意需要进行疲劳检测的开闭件进行。在一些方案中，如图2所示，所述待检测部件为前舱盖101；所述关联部件包括车辆a柱前方的前端部件102；所述其他车辆部件包括车辆a柱后方的车身部分201、悬架结构202和轮胎，轮胎是包括内部充气部分203和外部胎面204的；其中，以朝向车头的方向为前方，以朝向车尾的方向为后方。在对第一部分进行详细建模时，前端部件内部可能会包括如铰链、锁系统、缓冲块、密封条及车身前舱部分结构件如上横梁、大灯支架、翼子板等关闭过程中与前舱盖接触的部件等，由于均位于第一部分中，因此全部根据其实际物理属性进行详细建模。如图所示，前舱盖101和前端部件102进行详细建模，而其他部件可依据功能进行简化，得到简化模型。在另一些方案中，所述待检测部件为尾门，所述关联部件包括车辆c柱后方的后端部件；所述其他车辆部件包括车辆c柱前方的车身部分、悬架结构和轮胎；其中，以朝向车头的方向为前方，以朝向车尾的方向为后方，其具体建模方式可以参考图2和图3。以上方案的关键点在于，选择哪些部件进行建模能够使前舱盖或者尾门的疲劳检测结果更加准确。前舱盖直接连接的是前端部件，尾门直接连接的是后端部件。而车身框架部分是与前端部件或后端部件刚性连接，悬架的减振作用以及轮胎与地面接触点是否稳定可能会对前舱盖或者尾门开关过程中的振动力产生影响。本方案中通过对上述第二部分的部件进行简单建模从而能够更加准确地对前舱盖或尾门的疲劳检测结果进行模拟。可以理解的是，模拟过程是采用已有的软件进行，当确定了以上重要参数信息后，对模拟过程进行限定即可完成疲劳检测，因此具体的疲劳检测仿真过程可参考已有方案实现，在本申请中不再赘述。

本申请一些实施例中，如图3所示，可以将所述车身部分201简化为梁单元组成的功能模型，将所述悬架结构202简化为弹簧-阻尼单元的功能模型，将所述轮胎简化为胎面-气囊的功能模型；将所述梁单元组成的功能模型、所述弹簧-阻尼单元的功能模型和所述胎面-气囊的功能模型组合后得到所述简化模型。不同功能模型之间的连接关系可以依据车辆设计要求进行设定，可以包括刚性连接、铰链连接、球铰接等。显然，通过对第二部分的部件进行简化建模的方式，能够实现在保留车身结构完整性的基础上，简化非关键部分建模，提升计算效率的效果。

在本申请一些实施例中，如图4和图5所示，所述梁单元包括构成车身框架的下车体纵梁单元2011、横梁单元(下车体横梁单元2012和上车体横梁单元2014)、侧梁单元2015、上车体顶梁单元2013；每一梁单元可以通过金属梁体模型来实现。具体地，若相连接的两个梁单元之间的夹角大于设定角度(例如，两个梁体连接后要求在特定方向为锐角，如果该锐角大于15度则认为大于设定角度)，则在连接位置生成模拟接头；若有三个或三个以上梁单元相连接，则在连接位置生成模拟接头；若梁单元需要连接其他车辆部件，则在与其他车辆部件连接位置生成模拟接头；之后得到所述梁单元组成的功能模型。以上，模拟接头的连接强度可以根据连接点位置的实际连接关系来设定，例如对应于一体成型结构处的模拟接头的连接强度大于焊接连接处的连接强度，焊接连接处的模拟接头的连接强度大于插接连接处的连接强度。通过梁单元简化后的车身部分的功能模型与第一部分的连接处l部可按照实际连接方式进行处理。在一些实施例中，待检测部件为前舱盖或者尾门时，所述实体模型与所述简化模型的连接处l为刚性连接，如此与实际车辆结构相符合。

如图6和图7所示，所述弹簧-阻尼单元可以包括减振器支座2021，减振器2022、减振器筒2023、减振弹簧2024和弹簧支座2025；所述减振器支座2021设置于所述减振器2022的第一端且与所述减振器2022的第一端为球铰接模拟连接方式，用于与所述下车体纵梁单元2011或下车体横梁单元2012上的模拟接头连接，所述减振器2022的第二端可滑动地设置于所述减振器筒2023内；所述减振弹簧2024套接于所述减振器2022与所述减振器筒2023的外部，所述减振弹簧2024的第一端与所述减振器支座2021连接，所述减振弹簧2024的第二端经所述弹簧支座2025固定于所述减振器筒2023的外壁上；为图7所示的所述减振器2022与所述减振器筒2023相接处的位置设置阻尼参数后得到所述弹簧-阻尼单元的功能模型。阻尼参数可以通过标定实验的方式进行获取，通过对实际悬架结构的减振阻尼性能进行试验得到。图中减振器支座m点与下车体纵梁单元2011或下车体横梁单元2012上的模拟接头的连接强度可以参照实际车辆中悬架与副车架连接强度进行设定，减振器筒g点需要与车轮的轮轴刚性连接。其中的减振器支座2021与减振器2022之间按照球铰阻尼连接方式进行模拟，减振器2022与减振器筒2023之间为按照粘性摩擦接触方式进行模拟。通过上述弹簧-阻尼单元模拟抗压缩性能、减振器的阻尼，通过减振器支座2021与减振器2022之间按照球铰方式模拟悬架结构部件间的滑动和转动，通过bushing单元模拟仿真，输入六个自由度刚度曲线；其余部件如副车架、控制臂、转向节等刚性部件可简化为刚体建模，能够提升计算效率。

在本申请一些实施例中，根据所述轮胎的胎面204的物理属性得到胎面模型，根据所述胎面204的内部容积以及所述车辆的胎压数据将内部充气部分203等效为气囊模型，所述气囊模型置于所述胎面模型内，以得到所述胎面-气囊的功能模型；所述胎面-气囊的功能模型通过刚性部件与所述弹簧-阻尼单元的功能模型中的减振器筒2023连接，刚性部件可以包括转向节、控制臂以及副车架等。通过对轮胎建模模拟，在对待检测部件进行疲劳检测时能够考虑轮胎减振吸能对结果的影响，更接近实车状态。

本申请以上实施例中，在对车辆进行建模时，通过详细建模和简单建模相结合的方式对车身进行完整建模，使用整车模型对待检测部件进行疲劳检测能更符合实际情况，同时对于非关键考察的第二部分中的部件，采用简化模型模拟的方式，能提高计算效率。而对减振弹簧、减振器、衬套等悬架关键减振吸能部件进行模拟，考虑悬架减振吸能影响，能更真实模拟实际性能，同时对刚性部件简化为刚体处理，提高计算效率；对轮胎建模模拟，考虑轮胎减振吸能对结果的影响，更接近实车状态。因此，本申请实施例提供的车辆开闭件疲劳检测方法，更接近实车状态，能达到更高的模拟精度，同时兼顾了计算效率。

在一些实施例中，所述测试边界条件除了包括对所述实体模型中的待检测部件的边界条件之外，还可以对所述轮胎的接地点处的约束条件。例如对前舱盖进行疲劳检测时，在模拟过程中输入约束参数使整车模型中的轮胎接地点处以刚性方式进行限定。如此，模拟前舱盖受力开闭的过程中，前舱盖所受到的力通过梁单元传递至弹簧-阻尼单元和胎面-气囊单元，弹簧-阻尼单元和胎面-气囊单元可能会释放掉一部分能量，会对前舱盖的使用寿命产生影响。因此，通过本方案进行的车辆开闭件的疲劳检测方法能够得到更加准确的结果。

本申请一些实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上任一项方案所述的车辆开闭件疲劳检测方法。

本申请一些实施例还提供一种车辆开闭件疲劳检测系统，如图8所示所述系统包括至少一个处理器801和至少一个存储器802，至少一个所述存储器802中存储有程序信息，至少一个所述处理器801读取所述程序信息后执行以上任一方案所述的车辆开闭件疲劳检测方法。上述系统还可以包括：输入装置803和输出装置804。处理器801、存储器802、输入装置803和输出装置804可以通过总线或者其他方式连接。上述系统可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。