一种模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法
【专利摘要】本发明涉及一种模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，包括如下步骤：（1）在汽车的设计研发阶段，利用计算机软件建立汽车有限元模型；（2）定义瞬态激励缓冲条或三角形凸块尺寸模型；（3）计算加载参数；（4）模拟汽车左右轮同时，并且前后轮先后以一定车速通过缓冲条或三角形凸块；（5）计算汽车在一定时间下输入确定信号的瞬态响应。缩短研发周期；节约研发成本；操作便利；通过软件计算一款车的整车平顺性只需要2-3个小时，并且，很容易通过有限元方法提高改善汽车的平顺性。
【专利说明】一种模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车领域，具体涉及一种模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法。
【背景技术】
[0002]汽车平顺性是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动与冲击而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。它是汽车各项性能中一个很重要的指标，它的好坏不仅影响到驾驶员、乘员的疲劳程度、舒适性及货物安全可靠的运输，而且也影响着汽车的燃油经济性等问题。研究汽车平顺性的主要目的就是控制汽车振动系统的动态特性，使振动的“输出”在给定工况的“输入”下不超过一定界限，以保持乘员的舒适性。随着社会的发展和生活水平的提高，人们对汽车特别是家庭轿车的平顺性要求越来越高，因此如何提高汽车的平顺性就显得尤为重要。现阶段汽车平顺性基本采用实车测试的方法，国家对汽车平顺性试验方法也做了相关规定。通过实车测试的方法评估汽车的平顺性有以下缺点:
[0003]?增加了研发周期；
[0004]?增加了研发费用；
[0005].改善提高比较困难；
[0006]?采用实车测试的方法评估汽车的平顺性，这一阶段必是在研发后期，此时的研发数据都已经冻结。如在测试中发现平顺性不满足国家标准，那么改善提高的空间相对很小。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种在汽车设计研发阶段利用计算机软件预估汽车平顺性性能的有限元分析方法。在汽车的设计研发阶段，利用计算机软件建立汽车有限元模型，基于NASTRAN软件计算汽车在一定时间下输入确定信号的瞬态响应，左右轮同时，前后轮先后通过缓冲条或三角形凸块，响应类型有方向盘、座椅导轨、轮心的振动，以及车内的噪声等。
[0008]具体技术方案如下:
[0009]一种模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，包括如下步骤:
[0010](I)在汽车的设计研发阶段，利用计算机软件建立汽车有限元模型；
[0011](2)定义瞬态激励缓冲条或三角形凸块尺寸模型；
[0012](3)计算加载参数；
[0013](4)模拟汽车左右轮同时，并且前后轮先后以一定车速通过缓冲条或三角形凸块；
[0014](5)计算汽车在一定时间下输入确定信号的瞬态响应。
[0015]进一步地，步骤(I)中汽车有限元模型包括车身、开启件、底盘、内外饰附件等。
[0016]进一步地,步骤(2)中采用正弦缓冲条。[0017]进一步地，瞬态激励缓冲条为180mm*30mm的1/2正弦缓冲条。
[0018]进一步地，步骤(3)中所述参数包括:通过缓冲条的速度，通过缓冲条的时间和前后轮延迟的时间，采用等效力法转换缓冲条的高度，等效力的大小等于轮胎的刚度与缓冲条高度的乘积。
[0019]进一步地,进一步包括步骤(6):输出计算响应曲线。
[0020]进一步地，响应曲线包括前后轮心加速度响应曲线及方向盘振动曲线。
[0021]进一步地，步骤(4)中的加载点为四轮与地面的接触点。
[0022]进一步地，步骤(5)中的所述瞬态响应包括车内振动与噪声。
[0023]进一步地，基于NASTRAN软件计算汽车在一定时间下输入确定信号的瞬态响应，和/或，所述车内振动与噪声包括方向盘、座椅导轨、轮心的振动响应以及车内的噪声。
[0024]与目前现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0025].缩短研发周期；
[0026].节约研发成本；
[0027].操作便利；
[0028].通过软件计算一款车的整车平顺性只需要2-3个小时，并且，很容易通过有限元方法提高改善汽车的平顺性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明某车型有限元模型
[0030]图2为正弦缓冲条断面尺寸形状
[0031]图3为瞬态分析加载点示意图
[0032]图4为瞬态分析前后轮心加速度响应曲线，实线为前轮心，虚线为后轮心
[0033]图5为瞬态分析方向盘振动加速度响应曲线，实线为方向盘的三点钟响应曲线，虚线为方向盘的十二点钟响应曲线
【具体实施方式】
[0034]下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
[0035]计算某车型以30km/h的车速通过尺寸为180mm*30mm的1/2正弦缓冲条,并输出轮心的及方向盘的振动响应。该车型的轴距为2548mm。
[0036]1，利用计算机软件建立某车型有限元模型，包括车身、开启件、底盘、内外饰附件等，见图1。
[0037]2，定义瞬态激励缓冲条尺寸模型(本分析以1/2正弦缓冲条为例)，见图2。
[0038]3，计算加载参数。
[0039]本例计算中，单位采用如下:长度(mm)、时间(S)、重量(kg)、密度(kg/mm3),相关参数为:
[0040]通过缓冲条的速度:V=30Km/h=8333.3mm/s ；
[0041]通过缓冲条的时间:T=180mm/8333.3mm/s=0.0216s ；
[0042]前后轮延迟的时间:DELAY=2548mm/8333.3mm/s=0.306s ；[0043]采用等效力法转换缓冲条的高度，等效力的大小等于轮胎的刚度与缓冲条高度的乘积。
[0044]4，加载点与响应点。汽车左右轮同时，并且前后轮先后以30Km/h的车速通过缓冲条，输出为方向盘、座椅导轨、轮心的响应以及车内的噪声。加载点为四轮与地面的接触点，见图3。
[0045]5，输出计算响应曲线。本例以输出前后轮心加速度响应曲线及方向盘振动曲线为例，见图4、图5。
[0046]本实施例具有如下优势:
[0047]1.在开发初期利用CAE分析方法预估汽车平顺性；
[0048]2.缩短研发周期，有利控制研发成本；
[0049]3.预估汽车通过缓冲块或三角形凸块时的车内振动与噪声，提高乘客舒适性。
[0050]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)在汽车的设计研发阶段，利用计算机软件建立汽车有限元模型； (2)定义瞬态激励缓冲条或三角形凸块尺寸模型； (3)计算加载参数； (4)模拟汽车左右轮同时，并且前后轮先后以一定车速通过缓冲条或三角形凸块； (5)计算汽车在一定时间下输入确定信号的瞬态响应。
2.如权利要求1所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，步骤(I)中汽车有限元模型包括车身、开启件、底盘、内外饰附件等。
3.如权利要求1或2所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，步骤(2)中采用正弦缓冲条。
4.如权利要求3所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，瞬态激励缓冲条为180mm*30mm的1/2正弦缓冲条。
5.如权利要求1-4中任一项所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，步骤(3)中所述参数包括:通过缓冲条的速度，通过缓冲条的时间和前后轮延迟的时间，采用等效力法转换缓冲条的高度，等效力的大小等于轮胎的刚度与缓冲条高度的乘积。
6.如权利要求1所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，进一步包括步骤(6):输出计算响应曲线。
7.如权利要求6所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，响应曲线包括前后轮心加速度响应曲线及方向盘振动曲线。
8.如权利要求1-7中任一项所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，步骤(4 )中的加载点为四轮与地面的接触点。
9.如权利要求1-8中任一项所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，步骤(5 )中的所述瞬态响应包括车内振动与噪声。
10.如权利要求9所述的模拟整车在脉冲输入下平顺性的有限元分析方法，其特征在于，基于NASTRAN软件计算汽车在一定时间下输入确定信号的瞬态响应，和/或，所述车内振动与噪声包括方向盘、座椅导轨、轮心的振动响应以及车内的噪声。
【文档编号】G06F17/50GK103473395SQ201310367637
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】李畅, 田冠男, 王君 申请人:奇瑞汽车股份有限公司