设置有分析计算单元2，其用于接收用户输入的参数变量，通过尺寸优化算法，计算所述转向管柱一维单元模型的机械特性与实体模型机械特性的一致性；所述参数变量包括集中质量单元M2、M3、梁单元内径R1、梁单元外径R2及弹簧单元Sx、Sy、Sz，其中所述集中质量单元M2、M3的范围值在1.5-4.5T之间；所述弹簧单元Sx的范围值在450-650 N/mm之间；如附图4所示，当所述转向管柱为小型转向管柱，其对应的所述梁单元内径范围在0-5 mm之间，外径范围在5-12 mm之间；当所述转向管柱为大型转向管柱，其对应的所述梁单元内径范围在0-10 mm之间，外径范围在10-20 mm之间；所述弹簧单元Sy的范围值在600-1000 N/mm之间；所述弹簧单元Sz的范围值在3000-4000 N/mm之间；更进一步，为了直观显示所述对比结果，所述控制装置内还设置有结果显式单元3，其用于将分析计算单元2得出的对比结果生成图形信息并在显示屏上显示。
[0021]本系统工作时，其过程如下:
用户通过所述控制装置上的数据接口，将预先绘制好的转向管柱实体模型导入到系统；
此时，所述转向管柱一维单元模型建立单元I接收用户输入的转向管柱实体模型信息，生成转向管柱一维单元模型；其具体包括:
首先，所述几何模型读取模块11接收用户输入的几何图形，并读取其上的属性数据，并在生成对应的几何图形；
其次，所述一维单元生成模块12接收用户输入的参数数据，在所述几何图形的轴心位置画出管柱一维单元，即梁单元4，并在所述梁单元4上施加3个第一集中质量单元Ml、M2、M3，所述第一集中质量单元Ml是方向盘质量单元；
之后，所述弹簧单元生成模块13接收用户输入的3个弹簧单元Sx、Sy、Sz，并通过3个所述弹簧单元Sx、Sy、Sz将所述第一集中质量单元Ml与梁单元4连接，形成转向管柱一维单元模型。
[0022]在所述转向管柱一维单元模型建成后，用户可以通过所述数据输入装置，调整所述集中质量单元M2、M3，梁单元内径R1、梁单元外径R2及弹簧单元Sx、Sy、Sz的数值，此时所述分析计算模块2接收用户输入的对应数值，并根据已指定的算法计算所述转向管柱一维单元模型的机械特性是否与实体模型机械特性一致；当得出所述转向管柱一维单元模型的第一阶模态、第二阶模态的振形与频率与实体模型第一阶模态、第二阶模态的振形与频率的公差的范围在0.5HZ时，两者的机械特性一致。
[0023]当分析结束后，所述结果显示单元3将所述分析计算单元2得出的对比结果生成对比图并在显示屏上进行显示。从所述结果显示单元3显示的图形结果可以看出，所述转向管柱一维单元模型的第一阶模态、第二阶模态的振形与频率与实体模型第一阶模态、第二阶模态的振形与频率的图形相互重叠，两者基本一致。
[0024]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，本领域技术人员在本发明技术精髓的启示下，还可能做出其他变更，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的实现方法，其特征在于:包括如下步骤: SI，转向管柱一维单元模型建立步骤:接收用户输入的转向管柱信息，生成转向管柱一维单元模型； S2，分析计算步骤:接收用户输入的参数变量，计算所述转向管柱一维单元模型的机械特性与实体模型机械特性的一致性； S3，结果显式步骤:显示所述S2，分析计算步骤中的对比结果。
2.根据权利要求1所述的用于仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的实现方法，其特征在于:所述SI，转向管柱一维单元模型建立步骤包括如下步骤: S11，几何模型读取步骤:接收用户输入的几何图形，并读取其上的属性数据； S12，一维单元生成步骤:接收用户输入的参数数据，在所述几何图形的轴心位置画出管柱一维单元，即梁单元(4)，并在所述梁单元(4)上施加3个集中质量单元(Ml、M2、M3)，所述第一集中质量单元(Ml)是方向盘质量单元； S13，弹簧单元生成步骤:接收用户输入的3个弹簧单元(Sx、Sy、Sz)信息，并通过3个所述弹簧单元(Sx、Sy、Sz)将所述第一集中质量单元(Ml)与梁单元(4)连接，形成转向管柱一维单元模型。
3.根据权利要求2所述的用于仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的实现方法，其特征在于:所述S11，几何模型输入步骤中的属性数据包括安装点坐标、转向管物理坐标、方向盘质量及质心、转向管柱质量及质心、转动惯量、转向管柱几何尺寸、转向管柱第一阶模态固有频率及振形及转向管柱第二阶模态固有频率及振形。
4.根据权利要求3所述的用于仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的实现方法，其特征在于:所述安装点坐标的数量是4个或5个。
5.根据权利要求4所述的用于仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的实现方法，其特征在于:所述弹簧单元(Sx、Sy、Sz)是零长度弹簧单元，各所述弹簧单元的一个节点与第一集中质量单元(Ml)共节点，另一个节点与所述梁单元(4)共节点。
6.根据权利要求1-5任一所述的用于仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的实现方法，其特征在于:在所述S2，分析计算步骤中，所述参数变量包括集中质量单元(M2、M3)、梁单元内径(R1)、梁单元外径(R2)及弹簧单元(Sx、Sy、Sz)。
7.根据权利要求6所述的用于仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的实现方法，其特征在于:在所述S2，分析计算步骤中，当所述假体转向管柱一维单元模型的第一阶模态、第二阶模态的振形与频率与实体模型第一阶模态、第二阶模态的振形与频率的公差的范围在0.5HZ时，两者的机械特性一致。
8.一种用于实现仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的系统，其特征在于包括: 转向管柱一维单元模型建立单元(1)，用于接收用户输入的转向管柱信息，生成转向管柱一维单元模型； 分析计算单元(2)，用于接收用户输入的参数变量，计算所述转向管柱一维单元模型的机械特性与实体模型机械特性的一致性； 以及，结果显式单元(3)，用于显示分析计算单元(2)得出的对比结果。
9.根据权利要求8所述的用于实现仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的系统，其特征在于:所述转向管柱一维单元模型建立单元(I)包括: 几何模型读取模块(11 )，用于接收用户输入的几何图形，并读取其上的属性数据； 一维单元生成模块(12)，用于接收用户输入的参数数据，并在所述几何图形的轴心位置画出管柱一维单元，即梁单元(4)，并在所述梁单元(4)上施加3个集中质量单元(M1、M2、M3)，所述第一集中质量单元(Ml)是方向盘质量单元； 以及，弹簧单元生成单元(13)，用于接收用户输入的3个弹簧单元(31、37、32)信息，并通过3个所述弹簧单元(Sx、Sy、Sz)将所述第一集中质量单元(Ml)与梁单元(4)连接，形成转向管柱一维单元模型。
10.根据权利要求8或9所述的用于实现仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的系统，其特征在于:所述转向管柱一维单元模型的参数变量包括集中质量单元(Ml、M2、M3)、弹簧单元(Sx、Sy、Sz)、梁单元内径(Rl)及梁单元外径(R2)。
【专利摘要】本发明揭示的用于仪表板支架优化仿真的假体转向管柱一维单元模型的实现方法及系统，包括转向管柱一维单元模型建立单元，用于接收用户输入的转向管柱实际物理特性参数，并生成转向管柱一维模型；分析计算单元，用于接收用户输入的参数变量，计算所述假体模型的机械特性与实体模型机械特性的一致性；图形显式单元，用于显示所述S2，分析计算步骤中的对比结果，实现假体转向管柱一维单元模型的建立、分析。本发明的转向管柱一维单元模型的建立相对于三维有限元模型建立更加简单，且计算量相对少很多，也不会将方向盘的外形信息显示，有利于保密，同时转向管柱一维单元模型的精确度与有限元模型分析的精确度较为接近，能够有效保证分析的准确性。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104750918
【申请号】CN201510110296
【发明人】张永建
【申请人】奇昊汽车系统（苏州）有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月13日