一种车桥材料的确定方法及装置与流程

本发明涉及机械设计及制造
技术领域：
，尤其涉及一种车桥材料的确定方法及装置。
背景技术：
：在车轮钢圈的生产线中，钢板经过：半壳下料→板料冷压半壳→半壳抛丸→校正半壳落差→铣焊接面→点焊半壳→埋弧焊焊接中缝→气割琵琶孔→气割两端→碳弧气刨两端焊缝→补焊焊缝→焊加强焊缝→中段校正→中段机加工等工序，为用户提供车桥产品。为了实现轻量化的需要，某车桥生产厂调整了车桥的结构设计，并对车桥材料进行了高强化优化处理。但在优化后发现，并没获得预期的车桥的疲劳寿命，造成了车桥的提前失效和报废。上述车桥疲劳寿命短，产品提前失效报废的原因与车桥材质选材有关。技术实现要素：本发明通过提供一种车桥材料的确定方法及装置，解决了现有技术中车桥的疲劳寿命短的技术问题，实现了延长车桥的疲劳寿命，避免车桥提前失效的技术效果。本发明提供了一种车桥材料的确定方法，至少包括：基于车桥的桥包参数和桥管参数进行车桥建模，获得车桥模型；基于所述车桥模型和材料参数，生成有限元应力应变计算模型；基于所述有限元应力应变计算模型，获得应力应变云图；基于所述应力应变云图，获得疲劳寿命云图，确定车桥材料。进一步地，所述基于所述车桥模型和材料参数，生成有限元应力应变计算模型，具体包括：将所述材料参数加载到所述车桥模型中，生成所述有限元应力应变计算模型。进一步地，所述基于所述有限元应力应变计算模型，获得应力应变云图，具体包括：将预设的边界条件和载荷工况参数加载到所述有限元应力应变计算模型中，获得所述应力应变云图。进一步地，所述基于所述应力应变云图，获得疲劳寿命云图，具体包括：将所述应力应变云图与基于双轴疲劳理论的疲劳寿命模型相结合，获得所述疲劳寿命云图。进一步地，所述确定车桥材料，具体包括：比较与各车桥材料对应的疲劳寿命云图，确定最优的车桥材料。本发明提供的车桥材料的确定装置，至少包括：第一模型建立模块，用于基于车桥的桥包参数和桥管参数进行车桥建模，获得车桥模型；第二模型建立模块，用于基于所述车桥模型和材料参数，生成有限元应力应变计算模型；第三模型建立模块，用于基于所述有限元应力应变计算模型，获得应力应变云图；第四模型建立模块，用于基于所述应力应变云图，获得疲劳寿命云图，确定车桥材料。进一步地，所述第二模型建立模块，具体用于将所述材料参数加载到所述车桥模型中，生成所述有限元应力应变计算模型。进一步地，所述第三模型建立模块，具体用于将预设的边界条件和载荷工况参数加载到所述有限元应力应变计算模型中，获得所述应力应变云图。进一步地，所述第四模型建立模块，具体包括：疲劳寿命云图建立单元，用于将所述应力应变云图与基于双轴疲劳理论的疲劳寿命模型相结合，获得所述疲劳寿命云图；车桥材料确定单元，用于基于所述疲劳寿命云图，确定车桥材料。进一步地，所述车桥材料确定单元，具体用于比较与各车桥材料对应的疲劳寿命云图，确定最优的车桥材料。本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：先基于车桥的桥包参数和桥管参数进行车桥建模，获得车桥模型；再基于车桥模型和材料参数，生成有限元应力应变计算模型；接着基于有限元应力应变计算模型，获得应力应变云图；最后基于应力应变云图，获得疲劳寿命云图，确定车桥材料，从而使得车桥在结构不变的情况下通过优化选材，使得车桥的疲劳寿命最久，实现了延长车桥的疲劳寿命，避免车桥提前失效的技术效果。附图说明图1为本发明实施例提供的车桥材料的确定方法的流程图；图2为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法建模得到的桥包参数模型的模型图；图3为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法建模得到的桥管参数模型的模型图；图4为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法建模生成的车桥模型的模型图；图5为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法生成的有限元应力应变计算模型的模型图；图6为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法得到的应力应变云图的模型图；图7为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法获得的疲劳寿命云图的正面模型图；图8为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法获得的疲劳寿命云图的反面模型图；图9为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质scx400得到的应力应变云图的正面模型图；图10为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质scx400得到的应力应变云图的反面模型图；图11为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质scx400获得的疲劳寿命云图的模型图；图12为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质dp600得到的应力应变云图的正面模型图；图13为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质dp600得到的应力应变云图的反面模型图；图14为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质dp600获得的疲劳寿命云图的模型图；图15为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质q235b得到的应力应变云图的正面模型图；图16为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质q235b得到的应力应变云图的反面模型图；图17为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质q235b获得的疲劳寿命云图的模型图；图18为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质s380lw得到的应力应变云图的正面模型图；图19为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质s380lw得到的应力应变云图的反面模型图；图20为通过本发明实施例提供的车桥材料的确定方法基于材质s380lw获得的疲劳寿命云图的模型图；图21为本发明实施例提供的车桥材料的确定装置的模块图。具体实施方式本发明实施例通过提供一种车桥材料的确定方法及装置，解决了现有技术中车桥的疲劳寿命短的技术问题，实现了延长车桥的疲劳寿命，避免车桥提前失效的技术效果。本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：先基于车桥的桥包参数和桥管参数进行车桥建模，获得车桥模型；再基于车桥模型和材料参数，生成有限元应力应变计算模型；接着基于有限元应力应变计算模型，获得应力应变云图；最后基于应力应变云图，获得疲劳寿命云图，确定车桥材料，从而使得车桥在结构不变的情况下通过优化选材，使得车桥的疲劳寿命最久，实现了延长车桥的疲劳寿命，避免车桥提前失效的技术效果。为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。参见图1，本发明实施例提供的车桥材料的确定方法，至少包括：步骤s110：基于车桥的桥包参数和桥管参数进行车桥建模，获得车桥模型；对本步骤进行说明：先对桥包结构进行参数化建模，建模得到的桥包参数模型如图2所示。在本实施例中，通过桥包半径参数和直径参数来对桥包结构进行参数化表示。再对桥管结构进行参数化建模，建模得到的桥管参数模型如图3所示。在本实施例中，通过桥管的圆管直径、圆管长度、方管截面尺寸、过渡圆弧半径、中心圆弧半径、中心孔直径等参数来对桥管结构进行参数化表示。接着结合建立的桥包参数模型和桥管参数模型，进行车桥的3d建模，生成车桥模型，如图4所示。步骤s120：基于车桥模型和材料参数，生成有限元应力应变计算模型；对本步骤进行说明：先根据车桥(包括桥包和桥管)的常用材料，建立对应的材料机械性能参数库，几种常用钢材的机械性能参数见表1。表1将材料参数加载到车桥模型中，生成有限元应力应变计算模型，生成的有限元应力应变计算模型如图5所示。步骤s130：基于有限元应力应变计算模型，获得应力应变云图；对本步骤进行说明：将预设的边界条件和载荷工况参数加载到有限元应力应变计算模型中，获得应力应变云图，从而可以计算得到在一定的桥包结构、桥管结构和一定的材料参数工况下，车桥在一定的载荷工况下的应力应变云图分布，如图6所示。在本实施例中，预设的边界条件包括：模型对车桥两端的固定和车桥中段自由度方向。预设的载荷工况参数包括：载荷施加的位置、载荷施加的方向和施加载荷的大小随时间的变化。步骤s140：基于应力应变云图，获得疲劳寿命云图，确定车桥材料。对本步骤进行说明：将应力应变云图与基于双轴疲劳理论的疲劳寿命模型相结合，获得疲劳寿命云图，所获得的疲劳寿命云图如图7和图8所示。在本实施例中，基于双轴疲劳理论的疲劳寿命模型为基于双轴疲劳理论的miller-brown疲劳寿命模型。其中，确定车桥材料，具体包括：比较与各车桥材料对应的疲劳寿命云图，确定最优的车桥材料。实施例将本技术方案应用于国内某车桥生产机组。根据生产计划，完成了车桥桥包和桥管的结构设计。提取四种常用钢材(材质scx400、材质dp600、材质q235b和材质s380lw)的力学性能参数，如弹性模量、应力应变曲线和泊松比等，如表1所示。把上述4种材料的机械性能分别赋予车桥的应力应变计算模型，计算得到不同的材料方案在载荷下的应力应变云图以及对应的疲劳寿命云图。其中，材质scx400的应力应变云图如图9和图10所示，材质scx400的疲劳寿命云图如图11所示。材质dp600的应力应变云图如图12和图13所示，材质dp600的疲劳寿命云图如图14所示。材质q235b的应力应变云图如图15和图16所示，材质q235b的疲劳寿命云图如图17所示。材质s380lw的应力应变云图如图18和图19所示，材质s380lw的疲劳寿命云图如图20所示。基于疲劳寿命的材料影响对比如表2：序号车桥材料弹性模量寿命(次)1scx400206000105.681＝47.97万2dp600175150105.608＝40.55万3q235b160000105.572＝37.32万4s380lw205000105.678＝47.64万表2车桥在不同材料方案下的疲劳寿命根据表2的疲劳寿命预测结果，车桥采用scx400的方案下的疲劳寿命最长，因此该方案为优选的材料匹配方案(表中标黄方案)。参见图21，本发明实施例提供的车桥材料的确定装置，至少包括：第一模型建立模块100，用于基于车桥的桥包参数和桥管参数进行车桥建模，获得车桥模型；在本实施例中，第一模型建立模块100，包括：桥包参数模型建立单元，用于对桥包结构进行参数化建模，得到桥包参数模型；在本实施例中，通过桥包半径参数和直径参数来对桥包结构进行参数化表示。桥管参数模型建立单元，用于对桥管结构进行参数化建模，得到桥管参数模型；在本实施例中，通过桥管的圆管直径、圆管长度、方管截面尺寸、过渡圆弧半径、中心圆弧半径、中心孔直径等参数来对桥管结构进行参数化表示。车桥模型建立单元，用于结合建立的桥包参数模型和桥管参数模型，进行车桥的3d建模，生成车桥模型。第二模型建立模块200，用于基于车桥模型和材料参数，生成有限元应力应变计算模型；在本实施例中，第二模型建立模块200，具体用于将材料参数加载到车桥模型中，生成有限元应力应变计算模型；第三模型建立模块300，用于基于有限元应力应变计算模型，获得应力应变云图；在本实施例中，第三模型建立模块300，具体用于将预设的边界条件和载荷工况参数加载到有限元应力应变计算模型中，获得应力应变云图，从而可以计算得到在一定的桥包结构、桥管结构和一定的材料参数工况下，车桥在一定的载荷工况下的应力应变云图分布。在本实施例中，预设的边界条件包括：模型对车桥两端的固定和车桥中段自由度方向。预设的载荷工况参数包括：载荷施加的位置、载荷施加的方向和施加载荷的大小随时间的变化。第四模型建立模块400，用于基于应力应变云图，获得疲劳寿命云图，确定车桥材料。在本实施例中，第四模型建立模块400，具体包括：疲劳寿命云图建立单元，用于将应力应变云图与基于双轴疲劳理论的疲劳寿命模型相结合，获得疲劳寿命云图；在本实施例中，基于双轴疲劳理论的疲劳寿命模型为基于双轴疲劳理论的miller-brown疲劳寿命模型。车桥材料确定单元，用于基于疲劳寿命云图，确定车桥材料。进一步地，车桥材料确定单元，具体用于比较与各车桥材料对应的疲劳寿命云图，确定最优的车桥材料。【技术效果】先基于车桥的桥包参数和桥管参数进行车桥建模，获得车桥模型；再基于车桥模型和材料参数，生成有限元应力应变计算模型；接着基于有限元应力应变计算模型，获得应力应变云图；最后基于应力应变云图，获得疲劳寿命云图，确定车桥材料，从而使得车桥在结构不变的情况下通过优化选材，使得车桥的疲劳寿命最久，实现了延长车桥的疲劳寿命，避免车桥提前失效的技术效果。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页12