衬套建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及衬套技术领域，特别是涉及一种衬套建模方法。
【背景技术】
[0002]由于轮胎与路面之间存在力(包括纵向力和侧向力)和力矩(回正力矩),导致悬架中的衬套发生变形，进而使得车轮定位参数(如前束、外倾)发生变化，我们称这种变化为悬架的C特性。衬套建模方法对悬架的C特性有着至关重要的影响。
[0003]当前,汽车厂商普遍应用的Adams/car自带衬套模型,该Adams/car自带衬套模型由沿衬套的X、y及z轴的3条静刚度曲线和绕X、y及z轴的3条扭转刚度曲线描述。
[0004]但是，采用这种衬套模型，须通过试验获得衬套刚度曲线，而现有的仪器测量得出的结果误差较大，往往达到30%，同时，这种衬套模型仅使用6向刚度来描述衬套，不能反映衬套各向刚度的耦合问题，因此，得到的衬套模型存在位移失真的问题，导致基于此得到的车轮定位参数的准确性较差。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对现有的Adams/car自带衬套模型不能反映衬套各向刚度的耦合问题的缺陷，提供一种衬套建模方法。
[0006]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，提供一种衬套建模方法，所述方法包括:
[0007]将预定义的衬套3D模型的各个部分分别划分为有限元网格；
[0008]确定所述衬套3D模型的各个部分的有限元网格的材料属性，所述材料属性为衬套各个部分所选用材料的密度、泊松比及弹性模量；
[0009]根据预定义的衬套柔性体的输出模态的阶数、运算方式及载荷步对所述有限元网格进行运算获得衬套柔性体各阶模态的频率和振型，以及衬套柔性体动画文件；
[0010]将所述衬套柔性体动画文件转换为模态中性文件并导入柔性体运动仿真软件中，建立衬套柔性体模型。
[0011]进一步地，所述“将预定义的衬套3D模型的各个部分分别划分为有限元网格”之前还包括如下步骤:
[0012]建立衬套3D模型；其中，建立的所述衬套3D模型包含衬套的形状、位置、方向及内部结构信息；
[0013]对所述衬套3D模型进行几何清理；所述几何清理包括去除导入的衬套3D模型中不必要的点、线、小倒角与小圆孔，以及补足导入的衬套3D模型中缺失的面与线。
[0014]进一步地，所述“将预定义的衬套3D模型的各个部分分别划分为有限元网格”具体为:
[0015]建立与所述衬套3D模型的各个部分对应的多个容器，将所述容器中的所述衬套3D模型的相应部分划分为有限元网格，并在各个容器间建立能够反映衬套各个部分真实连接关系的连接；然后，
[0016]检查划分的有限元网格的质量是否合格；若检查发现质量不合格的有限元网格，则重复“对所述衬套3D模型进行几何清理”的步骤，直到有限元网格质量合格为止；若检查未发现质量不合格的有限元网格，则进入下一步骤；其中，所述质量合格的有限元网格为尺寸及雅克比矩阵均合格的有限元网格。
[0017]进一步地，所述“确定所述衬套3D模型的各个部分的有限元网格的材料属性”具体为:
[0018]定义衬套各个部分的材料属性并分别赋予划分为有限元网格后的衬套3D模型的各个部分，然后，
[0019]建立与所述多个容器数量对应且属性为三维实体的多个属性体，将多个属性体分别赋予相应的容器。
[0020]进一步地，所述“根据预定义的衬套柔性体的输出模态的阶数、运算方式及载荷步对所述有限元网格进行运算获得衬套柔性体各阶模态的频率和振型，以及衬套柔性体动画文件”具体为:
[0021]利用模态缩减法选择所需生成的衬套柔性体的输出模态的阶数，设定运算方式及载荷步，按照设定的运算方式及载荷步进行运算，获得衬套柔性体各阶模态的频率和振型，以及衬套柔性体动画文件。
[0022]进一步地，利用模态缩减法选择得到所需生成的衬套柔性体的输出模态的前32阶，其中，前6阶模态为衬套运动时的刚体模态，其余26阶模态用于描述内套筒与外套筒的相对位移以及橡胶体的整体变形。
[0023]进一步地，所述“将预定义的衬套3D模型的各个部分分别划分为有限元网格”之后及所述“将所述衬套柔性体动画文件转换为模态中性文件并导入柔性体运动仿真软件中，建立衬套柔性体模型”之前还包括步骤:
[0024]建立两个接口节点，将所述两个接口节点分别与衬套的内套筒与外套筒刚性连接，记录所述两个接口节点的编号。
[0025]进一步地，所述“将所述衬套柔性体动画文件转换为模态中性文件并导入柔性体运动仿真软件中，建立衬套柔性体模型”之后还包括步骤:
[0026]在所述柔性体运动仿真软件中，输入所述两个接口节点的编号，将建立的所述衬套柔性体模型与导入或存在于所述柔性体运动仿真软件中的衬套安装部件模型在所述两个接口节点处相连。
[0027]进一步地，所述“将所述衬套柔性体动画文件转换为模态中性文件并导入柔性体运动仿真软件中，建立衬套柔性体模型”之后及所述“在所述柔性体运动仿真软件中，输入所述两个接口节点的编号，将建立的所述衬套柔性体模型与导入或存在于所述柔性体运动仿真软件中的衬套安装部件模型在所述两个接口节点处相连”之前还包括如下步骤:
[0028]在所述柔性体运动仿真软件中，检查建立的所述衬套柔性体模型其各阶模态的频率与振型与先前运算获得的各阶模态的频率与振型是否相符；若不相符，则从步骤“确定所述衬套3D模型的各个部分的有限元网格的材料属性”开始往下检查，确定出错的位置并改正，直到相符为止；若相符，则进入下一步骤。
[0029]进一步地，所述衬套安装部件模型为汽车悬架模型。
[0030]根据本发明的衬套建模方法，以衬套的3D模型为建模的输入，衬套的形状、位置、方向及内部结构等信息都反映在最终得到的衬套柔性体模型中，这样，最终得到的衬套柔性体模型能够反映衬套各向刚度的耦合问题，因此，得到的衬套柔性体模型能够避免位移失真的问题，基于此得到的车轮定位参数的准确性较高。另外，本发明的衬套建模方法直接确定了衬套各个部分的材料属性(橡胶及金属的弹性模量、密度及泊松比)，由于橡胶及金属的弹性模量、密度及泊松比这些参数均有准确的数值，因此，无须通过试验获得衬套刚度曲线，提高了所建衬套柔性体模型的精度的同时也节省了试验时间。
【附图说明】
[0031]图1是本发明一实施例提供的衬套建模方法的流程框图；
[0032]图2是本发明一实施例提供的衬套建模方法的流程框图；
[0033]图3是建立的衬套3D模型的外部结构示意图；
[0034]图4是图3沿衬套中轴线的剖视图。
[0035]附图标记如下:
[0036]10、外套筒；20、橡胶体；30、内套筒。
【具体实施方式】
[0037]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。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。
[0038]如图1所示，本发明一实施例提供的衬套建模方法包括如下步骤:
[0039]101、建立衬套3D模型，其中，建立的所述衬套3D模型包含衬套的形状、位置、方向及内部结构信息。如图3及图4所示，为一种衬套3D模型的外部结构示意图。该衬套包括金属材质的外套筒10、设置在外套筒10内部的橡胶体20及设置在橡胶体20内部的金属材质的内套筒30。当然，具体的衬套3D模型也可以是其他结构，此处仅为一种示例，本发明实施例中的衬套建模方法可以适用于多种衬套3D模型，并不受模型具体结构的限制。
[0040]102、对所述衬套3D模型进行几何清理；所述几何清理包括去除导入的衬套3D模型中不必要的点、线、小倒角与小圆孔，以及补足导入的衬套3D模型中缺失的面与线。
[0041]103、对所述衬套3D模型的各个部分分别划分为有限元网格；具体为，建立与所述衬套3D模型的各个部分对应的多个容器，将所述容器中的所述衬套3D模型的相应部分划分为有限元网格，并在各个容器间建立能够反映衬套各个部分真实连接关系的连接；然后，检查划分的有限元网格的质量是否合格；若检查发现质量不合格的有限元网格，则重复“对所述衬套3D模型进行几何清理”的步骤，直到有限元网格质量合格为止；若检查未发现质量不合格的有限元网格，则进入下一步骤；其中，所述质量合格的有限元网格为尺寸及雅克比矩阵均合格的有限元网格。
[0042]104、确定所述衬套3D模型的各个部分的有限元网格的材料属性，所述材料属性为衬套各个部分所选用材料的密度、泊松比及弹性模量；所选用材料通常为金属和橡胶，衬套中内套筒、外套筒的材料为金属，而橡胶体的材料为橡胶。因此，此处的材料属性通常是指所用金属及橡胶材料的密度、泊松比及弹性模量。具体为，定义衬套各个部分的材料属性并分别赋予划分为有限元网格后的衬套