计算机可读存储介质、汽车顶棚承重分析方法及装置与流程

本发明涉及汽车质量检测
技术领域：
，尤其涉及一种汽车顶棚承重分析方法、一种汽车顶棚承重分析装置以及一种计算机可读存储介质。
背景技术：
：顶棚位于汽车顶部，其外板是车身结构中最大的外覆盖件，顶棚承载和抗凹能力是衡量其性能的关键指标。车辆在使用过程中，尤其在北方极端恶劣天气下，顶棚会承受较大雪压的力，相对的，良好的顶棚结构也就需要具备抵抗一定外力的能力。在现有技术中，通常在设计出样车之后，通过将石子等放置在汽车顶棚上，以模拟试验汽车顶棚的承重能力，但通过石子等模拟积雪进行测试往往导致测试的精度不高，且测试周期长，一旦顶棚抗压不符合要求可能又需要推翻已经确定的结构设计方案。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种计算机可读存储介质、汽车顶棚承重分析方法及装置，旨在解决现有技术中对汽车顶棚承重性能检测精度较低，测试周期长的技术问题。为实现上述目的，本发明提供一种汽车顶棚承重分析方法，所述汽车顶棚承重分析方法包括以下步骤：获取汽车的顶棚模型，并从所述顶棚模型中获取用于承载重量的加载区域；根据所述顶棚模型建立有限元模型，以根据所述有限元模型获取所述加载区域的受力节点；在所述加载区域上设置负载压力；根据所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能。可选地，所述根据所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能的步骤包括：调整负载压力的大小；根据调整后的所述负载压力以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能。可选地，所述根据所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能的步骤包括：根据所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量计算每个所述受力节点的平均承受重力；根据所述平均承受重力确定所述加载区域的承重性能。可选地，所述根据所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量计算每个所述受力节点的平均承受重力的步骤包括：获取预设阻尼参数；根据所述预设阻尼参数、所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量依据载荷步进行计算，得到每个受力节点的平均承受重力。可选地，所述根据所述平均承受重力确定所述加载区域的承重性能的步骤包括：确定所述加载区域的位移参数、应力参数以及塑性应变参数中的至少一项以评估所述承重性能。可选地，所述根据所述顶棚模型建立所述有限元模型的步骤包括：对所述顶棚模型进行几何清理以及网格划分；确定所述顶棚模型的面积以及连接节点；设置所述顶棚模型的材质对应的参数。可选地，所述从所述顶棚模型中获取用于承载重量的加载区域的步骤包括：获取所述顶棚模型中各模型边界的坡度；将所述坡度小于或等于预设角度之间的区域设置为所述加载区域。可选地，当所述汽车顶棚上设有天窗时，所述根据所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能的步骤包括：获取汽车模型上的天窗重量，根据所述天窗重量、所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能。此外，为解决上述问题，本发明还提供一种汽车顶棚承重分析装置，所述汽车顶棚承重分析装置包括：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汽车顶棚承重分析程序，所述汽车顶棚承重分析程序被所述处理器执行时实现如上述的汽车顶棚承重分析方法的步骤。可选地，为解决上述问题，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有汽车顶棚承重分析程序，所述汽车顶棚承重分析程序被处理器执行时实现如上述的汽车顶棚承重分析方法的步骤。本发明通过截取汽车的顶棚模型，在所述顶棚模型上设置合适的边界条件以获得用于承载重量的加载区域，并根据所述顶棚模型建立合理的有限元模型，在所述有限元模型上对所述加载区域设置负载压力，以模拟积雪覆盖在汽车顶棚上的压力，然后进行计算分析，在产品开发初期样件试制之前就模拟出汽车顶棚的承重情况，从而缩短测试周期，提高产品开发效率。同时，通过对汽车顶棚的承重情况的计算结果进行全面合理地评价，以便于直接选取到最优方案，保证产品的雪载性能，节省开发成本。附图说明图1为本发明汽车顶棚承重分析方法第一实施例的流程示意图；图2为本发明汽车顶棚承重分析方法第二实施例的流程示意图；图3为本发明汽车顶棚承重分析方法第三实施例的流程示意图；图4为本发明汽车顶棚承重分析方法第四实施例的流程示意图；图5为本发明汽车顶棚承重分析方法第五实施例的流程示意图；图6为本发明汽车顶棚承重分析方法第六实施例的流程示意图；图7为本发明汽车顶棚承重分析方法第七实施例的流程示意图；图8为本发明汽车顶棚承重分析方法第八实施例的流程示意图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提出了一种汽车顶棚承重分析方法，请参照图1，图1为本发明汽车顶棚承重分析方法第一实施例的流程示意图，所述汽车顶棚承重分析方法具体包括以下步骤：步骤s10：获取汽车的顶棚模型，并从所述顶棚模型中获取用于承载重量的加载区域；由于本实施例的目的在于分析测试汽车的顶棚的承重能力，因此为了同时提高计算效率以及结果精度，本实施例中则对白车身的三维模型进行截取，以获取到汽车顶棚的所述顶棚模型。在实际运用中，截取的所述顶棚模型除位于汽车顶部的外板之外，还包括与该外板连接的a柱、b柱或者c柱等，截取时应该保证所截取的各横梁长度满足不小于其本身长度的2/3。由于当进行顶棚承载和抗凹能力测试时，重物仅是压覆在汽车顶部的外板上，因此本实施例中，通过合理的边界条件在所述顶棚模型中设置一用于测试承载重量所述加载区域，使得所述加载区域需满足放置在汽车顶棚上的重物，例如积雪或石头等，都落入在所述加载区域的范围内，从而实现所述加载区域用于测试承载重量。所述边界条件可以是外板与各横梁连接的位置处，或者与汽车的挡风玻璃连接的位置处等，以保证所述加载区域尽可能的为整个顶棚的外板。可以理解，所述边界条件可以根据所述汽车顶棚的大小、形状进行调整。步骤s20：根据所述顶棚模型建立有限元模型，以根据所述有限元模型获取所述加载区域的受力节点；步骤s30：在所述加载区域上设置负载压力；步骤s40：根据所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能。利用全面的非线性有限元技术，在全面的考虑材料非线性、几何非线性和接触非线性的情况下，通过所述顶棚模型建立有限元模型，当在所述加载区域上设置所述负载压力时，也即在所述顶棚模型的外板上设置积雪时，其重力会被分配到与该外板连接的各横梁上，例如a柱、b柱或者c柱等，将外板与各横梁的连接位置作为所述受力节点。可以理解，当汽车型号不同时，其受力节点的个数也不相同。需要说明的是，外板与各横梁之间的连接建立完成后，要通过有限元模态分析验证并确保外板与各横梁之间的连接的充分性。为提高计算精度，在顶棚外板和各横梁之间建立通用接触，考虑接触非线性，保证加载变形后顶棚外板和各横梁之间的接触关系。通过在所述加载区域上设置积雪进行仿真测试，将积雪的重力作为所述负载压力施加在所述加载区域上，然后通过仿真计算，例如，在所述加载区域上加载的积雪厚度为160厘米，雪的密度按0.15*10-3kg/cm3计算，可求出所加载的积雪的总重量。再根据所述受力节点的数量，每个所述受力节点上加载的集中力即为积雪的总重量与所述受力节点的数量之商。计算出的单个所述受力节点上的集中力均匀且垂直汽车顶棚的外板施加在各个所述受力节点上。具体公式如下：式中f代表每个节点上加载的力，单位n；m代表雪的总质量，单位kg；n代表加载区域总的节点数量；ρ代表雪的密度，常值0.15*10-3kg/cm3；a代表加载区域总的面积，单位cm2；h代表最大雪载厚度，单位cm；g代表重力加速度，常值9.8m/s2。其中，本实施例可基于hypermesh软件进行计算，例如，施加载荷的顶棚面积，也即所述加载区域的面积可以通过hypermesh软件中的masscal计算出来，同样通过hypermesh软件中的节点计数功能获得所述加载区域的所述受力节点的总数量等。最后通过把建立好的有限元模型保存为*.inp文件，再提交给abaqus软件进行计算。根据计算结果进行全面合理地分析以获得所述加载区域的承重性能，也即所述汽车顶棚的承重性能。需要说明的是，本实施例包括但不限于上述方案，本实施例中涉及的abaqus软件或者hypermesh软件运行之外，还可以在例如ansys软件上运行。本发明通过截取汽车的顶棚模型，在所述顶棚模型上设置合适的边界条件以获得用于承载重量的加载区域，并根据所述顶棚模型建立合理的有限元模型，在所述有限元模型上对所述加载区域设置负载压力，以模拟积雪覆盖在汽车顶棚上的压力，然后进行计算分析，在产品开发初期样件试制之前就模拟出汽车顶棚的承重情况，从而缩短测试周期，提高产品开发效率。同时，通过对汽车顶棚的承重情况的计算结果进行全面合理地评价，以便于直接选取到最优方案，保证产品的雪载性能，节省开发成本。进一步地，请参照图2，图2为基于第一实施例提出本发明汽车顶棚承重分析方法第二实施例的流程示意图，所述步骤s40具体包括：步骤s41：调整负载压力的大小；步骤s42：根据调整后的所述负载压力以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能。由于汽车顶棚所使用的制作材料的种类各不相同，通过不同种类的制作材料制成的顶棚能够承受的重力大小也各不相同。因此，在本实施例中，通过调整所述负载压力的大小，从而针对不同种类的制作材料进行测试，从而提高本发明汽车顶棚承重分析方法的广泛适应性。进一步地，请参照图3，图3为基于第一实施例提出本发明汽车顶棚承重分析方法第三实施例的流程示意图，所述步骤s40具体包括：步骤s43：根据所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量计算每个所述受力节点的平均承受重力；步骤s44：根据所述平均承受重力确定所述加载区域的承重性能。在本实施例中，通过将加载在所述加载区域中的负载压力平均分配到每个所述受力节点上，以计算每个所述受力节点的平均承受重力，当分配到每个所述受力节点上的重力达到所述受力节点的最大承受重力时，能够确定所述加载区域所能够承受的最大重力。从而确定所述加载区域的最大承重性能，提高汽车顶棚承重分析精度。同时，由于汽车的种类、大小各不相同，不同种类、大小的汽车其受力节点的个数也不相同。当汽车的所述受力节点较多时，分配到每个所述受力节点上的重力较小，因此其承重能力较高；可以理解，反之承重能力较低。在本实施例中，通过计算平均分配到每个所述受力节点上的重力，从而针对不同的种类、大小的汽车进行测试，从而提高本发明汽车顶棚承重分析方法的广泛适应性。进一步地，请参照图4，图4为基于第三实施例提出本发明汽车顶棚承重分析方法第四实施例的流程示意图，所述步骤s43具体包括：步骤s431：获取预设阻尼参数；步骤s432：根据所述预设阻尼参数、所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量依据载荷步进行计算，得到每个受力节点的平均承受重力。由于几何非线性因素的影响，通过设置所述预设阻尼参数以提升分析精度。本实施例选择静态分析方法，通过所述预设阻尼参数保证分析的收敛性和结果的精度。本实施例优选地，所述预设阻尼参数采用万分之二的阻尼以提高分析精度。需要说明的是，所述预设阻尼参数包括但不限于上述方案，还可以根据不同应用场景调整所述预设阻尼参数，以提高本发明汽车顶棚承重分析方法的广泛适应性。为了进一步提高本发明汽车顶棚承重分析方法的分析精度，采用载荷步的方式，例如设置分析步初始增量步0.1，总步长1.0，最大步长增量0.1。以集中力的方式将加载在所述加载区域上的负载压力平均分配到各个所述受力节点上，从而分析获取到所述加载区域的承重性能。进一步地，请参照图5，图5为基于第三实施例提出本发明汽车顶棚承重分析方法第五实施例的流程示意图，所述步骤s44具体包括：步骤s441：确定所述加载区域的位移参数、应力参数以及塑性应变参数中的至少一项以评估所述承重性能。本实施例以在所述顶棚模型上设置积雪，以测试所述顶棚模型的承重性能为例。所述承重性能的评估具体包括当汽车的顶棚在60cm雪厚内是否出现塑性应变(也即主观上是否有永久变形、凹坑、凹痕问题)；或者当汽车的顶棚在90cm雪厚内是否发生屈曲变形(也即主观上是否有稳定性、异响、油壶效应问题)；或者当汽车的顶棚在90cm雪厚时最大变形(也即主观上考察顶棚刚度，是否有软、变形较大问题)。本实施例通过若干次试验长期积累进行验证，得出汽车顶棚的承重性能的评价目标为：汽车的顶棚在60cm雪厚内无塑性应变，在90cm雪厚内未发生屈曲变形，90cm雪厚时最大变形不超过10毫米。需要说明的是，由于汽车的型号、大小不同，根据不同车型最大变形的范围值不同，例如，当汽车为三厢乘用车时，允许其顶棚最大变形的范围为0毫米～3毫米；当汽车为两厢乘用车或者suv时，允许其顶棚最大变形的范围为0毫米～5毫米；当汽车为mpv及轻客车时，允许其顶棚最大变形的范围为0毫米～10毫米。进一步地，请参照图6，图6为基于第一实施例提出本发明汽车顶棚承重分析方法第六实施例的流程示意图，所述步骤s20具体包括：步骤s21：对所述顶棚模型进行几何清理以及网格划分；步骤s22：确定所述顶棚模型的面积以及连接节点；步骤s23：设置所述顶棚模型的材质对应的参数。首先，基于通用前处理软件hypermesh中进行几何模型的清理，具体包括连接不连续面、去掉重合面、去除不影响结果的微小特征，忽略直径d<5mm的孔、倒角、折弯和翻边特征等。其次，同样基于前处理软件hypermesh中进行网格划分，整体网格平均尺寸控制在8mm。钣金件划分一般用四节点的线性壳单元s4表示。为了防止几何变形太大，也可以在局部用三节点的单元s3来划分。直径d≥5mm的孔周围用至少5个单元的切线多边形组成环状来描述，在关心的重点区域不能用三角形单元，而且在任何情况下三角形单元整体上不能超过单元总数量的5％，单个件不能超过10％。网格划分完成后要对壳单元进行检查，检查标准如表1所示。最后调整不合格的网格单元，使其全部合格。为保证后续网格顺利划分和分析效率，要控制整个模型的规模。表1网格检查标准criterionvalueminlength4averagelength8maxlength15warpage<12°maxanglequad135°minanglequad45°maxangletria120°minangletria20°jacobian>0.6％oftrias<5％aspectratio5本实施例中，为提高分析计算的精度，模型建立时考虑材料非线性，所有顶棚分组材料属性按照非线性材料进行定义，包括真实应力和真实应变数据，顶棚用的粘胶采用粘胶材料进行定义，焊点材料属性仅定义线性部分即可。材料参数通过样件实测获得。其中，点焊、粘胶等采用实体solidsection截面属性。钣金结构的壳单元采用shellsection截面属性。按整车bom(材料清单)表为钣金一一附材料和厚度属性。螺栓处采用刚性单元连接，刚性单元连接螺栓孔周围两排节点，主节点自动生成，单元类型为kincoup。二氧化碳保护焊的焊缝采用刚性单元进行连接，单元类型为kincoup，为防止应力集中，要保证kincoup单元节点上下对齐，一一对应。粘胶采用六面体和五面体单元划分，单元类型为c3d8i和c3d6i。焊点采用c3d8+dcoup3d单元进行连接，单元类型选择acm(detached-(t1+t2)/2)，焊点直径为6mm。连接建立完成后，要通过有限元模态分析验证并确保连接的充分性。为提高计算精度，在顶棚外板和各横梁之间建立通用接触，考虑接触非线性，保证加载变形后顶棚外板和各横梁之间的接触关系。在本实施例中，通过建立有限元模型，包含全面的非线性影响因素，包括材料非线性、几何非线性和接触非线性，从而实现提高仿真分析精度。进一步地，请参照图7，图7为基于第一实施例提出本发明汽车顶棚承重分析方法第七实施例的流程示意图，所述步骤s10具体包括：步骤s11：获取所述顶棚模型中各模型边界的坡度；步骤s12：将所述坡度小于或等于预设角度之间的区域设置为所述加载区域。本实施例可基于hypermesh软件进行计算施加载荷的顶棚面积，也即所述加载区域的面积。然而大多数汽车的顶棚为弧形，为了进一步提高本发明汽车顶棚承重分析方法的真实性，在实际运用中，当汽车的顶棚的边界坡度较大时，积雪或者其他重物无法稳定覆盖在汽车的顶棚上。因此在本实施例中，通过获取所述顶棚模型中各模型边界的坡度，将位于所述坡度小于或等于预设角度之间的区域设置为所述加载区域，从而实现加载在所述加载区域中的负载压力更加具有真实性，从而进一步提高本发明汽车顶棚承重分析方法的分析精度。需要说明的是，本实施例通过多次试验进行验证，当所述坡度为20度时，积雪或其他重物则无法保证稳定覆盖在该位置上，因此本实施例中可将所述预设角度设置为20度，从而保证所述汽车顶棚承重分析方法的真实性。进一步地，请参照图8，图8为基于第一实施例提出本发明汽车顶棚承重分析方法第七实施例的流程示意图，当所述汽车顶棚上设有天窗时，所述步骤s40具体包括：步骤s45：获取汽车模型上的天窗重量，根据所述天窗重量、所述负载压力的大小以及所述受力节点的数量确定所述加载区域的承重性能。对于带天窗结构的汽车顶棚，为了简化截取的所述顶棚模型，提升分析效率，在本实施例中，在通过所述顶棚模型建立所述有限元模型时，可以用刚性单元模拟整个天窗结构，具体的，将该刚性单元的从点连接在顶棚的所述天窗的安装点上，其中，该刚性结构的主点位置在所述天窗的质心，在所述加载区域上设置负载压力时，同时要考虑所述天窗的本身重量以及所述天窗上所承载的负载压力。所述天窗的重量和天窗上所承载的负载压力刚性结构的主点位置，也即所述天窗的质心上。从而根据所述天窗的重量以及所述天窗上所承载的负载压力计算出每个所述受力节点的平均承受重力，从而确定所述加载区域的承重性能。在本实施例中，通过在所述顶棚模型上设置所述天窗的方式，以计算分析所述顶棚模型的承重性能，从而兼容更多不同的车型，提高本发明汽车顶棚承重分析方法的广泛适应性。此外，为解决上述问题，本发明还提出一种汽车顶棚承重分析装置，所述汽车顶棚承重分析装置包括：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汽车顶棚承重分析程序，所述汽车顶棚承重分析程序被所述处理器执行时实现如上述的汽车顶棚承重分析方法的步骤。本发明通过截取汽车的顶棚模型，在所述顶棚模型上设置合适的边界条件以获得用于承载重量的加载区域，并根据所述顶棚模型建立合理的有限元模型，在所述有限元模型上对所述加载区域设置负载压力，以模拟积雪覆盖在汽车顶棚上的压力，然后进行计算分析，在产品开发初期样件试制之前就模拟出汽车顶棚的承重情况，从而缩短测试周期，提高产品开发效率。同时，通过对汽车顶棚的承重情况的计算结果进行全面合理地评价，以便于直接选取到最优方案，保证产品的雪载性能，节省开发成本。此外，为解决上述问题，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有汽车顶棚承重分析程序，所述汽车顶棚承重分析程序被处理器执行时实现如上述的汽车顶棚承重分析方法的步骤。本发明通过截取汽车的顶棚模型，在所述顶棚模型上设置合适的边界条件以获得用于承载重量的加载区域，并根据所述顶棚模型建立合理的有限元模型，在所述有限元模型上对所述加载区域设置负载压力，以模拟积雪覆盖在汽车顶棚上的压力，然后进行计算分析，在产品开发初期样件试制之前就模拟出汽车顶棚的承重情况，从而缩短测试周期，提高产品开发效率。同时，通过对汽车顶棚的承重情况的计算结果进行全面合理地评价，以便于直接选取到最优方案，保证产品的雪载性能，节省开发成本。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3