衬套建模方法_2

文档序号:8412649阅读:来源:国知局
3D模型的各个部分,然后,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。
[0043]105、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,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。本实施例中,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。
[0044]106、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。
[0045]根据本发明上述实施例的衬套建模方法,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,本发明上述实施例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。
[0046]如图2所示,本发明另一实施例提供的衬套建模方法包括如下步骤:
[0047]201、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。
[0048]202、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。
[0049]203、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。
[0050]204、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。
[0051]205、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3D模型的各个部分,然后,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。
[0052]206、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,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。本实施例中,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。
[0053]207、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。
[0054]208、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。
[0055]209、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。所述衬套安装部件模型为汽车悬架模型或汽车上其它安装衬套的部件。
[0056]与图1所示实施例相比,本实施例中,在衬套建模的过程中,建立了分别与衬套的内套筒与外套筒刚性连接的两个接口节点并记录了所述两个接口节点的编号,然后,在所述柔性体运动仿真软件中,只要输入所述两个接口节点的编号,就能够将建立的所述衬套柔性体模型与衬套安装部件模型相连,实现了衬套柔性体模型与衬套安装部件模型的快速连接。
[0057]本实施例中,由于步骤208中,在所述柔性体运动仿真软件中,若检查得到建立的所述衬套柔性体模型其各阶模态的频率与振型与在所述有限元件分析软件中运算获得的各阶模态的频率与振型不相符,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,因此,将步骤204设置在步骤203与步骤205之间,这样,步骤204不需要检查,节省了运算时间。
[0058]当然,步骤204可以在步骤203与步骤207之间的任意位置。
[0059]图1所示实施例其一具体实施例如下:
[0060]301、建立衬套3D模型,转换格式后导入有限元分析软件;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。有限元分析软件可以是Hypermesh或ANSYS,以下以Hypermesh为例进行说明。建立衬套3D模型的软件可以是Catia、UG及ProE等。在一具体实施例中,使用Catia建立衬套3D模型,Catia的默认文件格式为Catpart,需要将其转换为stp格式的文件,再利用Hypermesh的import功能导入Hypermesh中。
[0061]302、在Hypermesh中,对导入的衬套3D模型进行几何清理;其中,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。导入Hypermesh的衬套3D模型往往存在一些缺陷,如多余的点、线等,这些多余的几何元素会强制生成不必要的节点和单元,又如小半径的倒角会生成尺寸太小的单元,因此需要对导入的衬套3D模型进行几何清理。
[0062]303、在Hypermesh中,对所述衬套3D模型的各个部分分别划分为有限元网格;一个衬套模型往往包括多个部分,如内套筒、外套筒及橡胶体等,有些复杂的衬套,在橡胶体中还含有金属或塑料内环。具体为,在Hypermesh中,建立与所述衬套3D模型的各个部分对应的多个component (容器),将所述衬套3D模型的各个部分分别放入其中一个component中,将所述component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component间建立能够反映衬套各个部分真实连接关系的连接;然后,
[0063]在Hypermesh中,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。
[0064]304、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。橡胶材料的密度通常设定为1.5e-6kg/mm3,泊松比设定为0.49 (绝对不可压缩材料的泊松比为0.5,橡胶被认为不可压缩材料,因此定为0.49),弹性模量为3.3Mpa。另外,Hypermesh默认的质量单位为吨,而在下述的柔性体运动仿真软件中,其质量单位为kg,因此还需要将Hypermesh的质量单位改为kg,以统一质量单位。内套筒与外套筒的金属材料属性按照与橡胶材料相同的单位输入。
[0065]步骤304具体为,在Hypermesh中,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,建立与所述多个component数量对应且属性为三维实体的多个property (属性体),将多个proper
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