麦弗逊悬架建模方法
【技术领域】
[0001]本发明属于CAE分析技术领域，特别涉及一种麦弗逊悬架建模方法。
【背景技术】
[0002]CAE分析在项目的初期预研阶段起到重要的设计指导作用，在早期的数字样车阶段暴露设计风险，并进行优化改进，缩减了整车开发周期，解决了实车后期的改进成本问题。为了提高CAE的分析效率，有限元模型的建模方法很重要，常规的悬架有限元模型建模需要将硬点坐标、衬套、坐标系、母材、弹簧、减振器等属性在前处理软件中依次输入并调试，建模时间占据了整个分析周期的很大比重。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种能够快速建立麦弗逊悬架有限元模型的麦弗逊悬架建模方法，提高分析效率。
[0004]为实现以上目的，本发明采用的技术方案为:一种麦弗逊悬架建模方法，包括如下步骤:(A)根据硬点坐标以及衬套、球铰、弹簧、减震器限位块的特性参数建立悬架预载模型，定义好悬架有限元模型的拓扑关系；(B)根据常见的制动、转弯、垂跳工况将工况类型和其相对应的载荷大小配置好，然后根据配置输出可以用于计算的载荷工况；(C)在载荷工况计算完毕后对计算结果进行后处理操作，然后输出衬套单元的受力以及约束点的受力。
[0005]与现有技术相比，本发明存在以下技术效果:能够对麦弗逊悬架有限元模型进行快速建模，比常规的悬架有限元建模缩减了 50%的周期，大大提高了建模效率，同时可以快速建模并方便地输出关注的硬点载荷，提高了分析的针对性与便捷性；基于软件的二次开发，不存在成本问题，思路新颖，模块构架设计简洁巧妙，功能性强。
【具体实施方式】
[0006]下面结合【具体实施方式】，对本发明做进一步详细叙述。
[0007]ABAQUS是非线性有限元分析的常用软件，在汽车行业有着广泛应用。Python是一种面向对象的计算机汇编语言，包含了一组完善而且容易理解的标准库，语言成熟稳定，能够轻松实现很多功能，ABAQUS中的各个分析模块均是基于Python环境下开发的，基于此考虑，借助Python环境在ABAQUS中新增麦弗逊悬架建模模块。
[0008]新增模块分为三大部分，第一部分为“建立悬架预载模型(Preload) ”，第二部分为“输出分析工况文件(Loadcase)”，第三部分为“输出工况硬点载荷(Load Output)”。新增模块的三个部分借助于ABAQUS的GUI的二次开发途径，新建的工具界面将在ABAQUS工具栏的Plug-1ns中显示。
[0009]建立悬架预载模型为模块第一部分，该部分的功能是建立麦弗逊悬架的实际物理结构，为第二部分工况文件提供载体。悬架中的连接点(硬点)整车坐标系下的坐标值由设计人员提供，并填入到专门格式的硬点坐标excel表中，便于在ABAQUS中导入硬点坐标excel表进行相关硬点坐标的提取。一般来说，麦弗逊悬架的硬点位置是不同部件相互连接的地方，该位置通常由衬套或球铰连接，例如控制臂与副车架为衬套连接，转向横拉杆与转向节为球铰连接，等等。衬套及球铰力学特性参数事先在INP文件(ABAQUS默认输出格式)中定义好，便于从ABAQUS新增模块窗口中导入来组装悬架系统模型。除此之外，螺旋弹簧、减振器限位块等特性参数也需要事先在INP文件中定义好。衬套等力学特性参数是由试验测试得到，即测量衬套六个方向的力与位移的关系(刚度)，该六个方向需要与有限元模型中对应起来，所以需要在有限元模型中定义相应的衬套局部坐标系，坐标系的建立也是根据excel表中的硬点坐标定义的。悬架有限元模型的建立为的是随后的计算，所以需要对计算中的加载点及约束点以集合的形式定义好，类似的，有限元后处理中关心某些硬点的受力时需要将关注的点以集合的形式定义好。新增模块第一部分定义完之后将麦弗逊悬架模型以INP格式输出。
[0010]输出分析工况文件为模块第二部分，在第一部分中已经将悬架有限元模型的拓扑关系定义好，该部分是定义模型的加载工况，加载点及约束点在模块第一部分已经指定。一般悬架有限元分析包括制动、转弯、垂跳等工况，工况excel表中已经将这些工况类型和载荷大小定义好，便于在ABAQUS中导入工况excel表提取载荷，进而输出可以用于计算的载荷文件，例如制动工况的文件名为brake, inp，该工况文件中设置了硬点受力的输出指令，用于后处理中查看衬套等连接点的受力情况。新增模块第二部分定义完之后将载荷工况以INP格式输出，与新增模块第一部分输出的INP共同计算对应的载荷工况。
[0011]输出工况硬点载荷为模块的第三部分，该部分的目的是考察悬架部件连接点的受力情况，有助于对有限元分析结果进行评判。该部分是在载荷工况计算完毕之后对计算结果文件进行后处理操作。输出的类型有两种，一种为衬套单元的受力(CTF)，另一种为约束点的受力(RF)，将需要输出的受力点集合(模块第一部分已经定义)输入到操作界面内，即可将关注点的受力以txt文本格式输出到当前文件夹下，提高了查看的便利性。
[0012]需要注意的是，这套麦弗逊悬架的建模均是基于一维单元，及实体部件用一维刚性单元简化，这样的好处是:1，一维简化的麦弗逊悬架模型可以快速建模并方便地输出关注的硬点载荷；2，如果需要考察相关部件或整个悬架系统强度，可以将相应的部件或整个悬架系统进行替换，提高了分析的针对性与便捷性。
【主权项】
1.一种麦弗逊悬架建模方法，包括如下步骤: (A)根据硬点坐标以及衬套、球铰、弹簧、减震器限位块的特性参数建立悬架预载模型，定义悬架有限元模型的拓扑关系； (B)根据常见的制动、转弯、垂跳工况配置工况类型和其相对应的载荷大小，然后根据配置输出可以用于计算的载荷工况； (C)在载荷工况计算完毕后对计算结果进行后处理操作，然后输出衬套单元的受力以及约束点的受力。2.如权利要求1所述的麦弗逊悬架建模方法，其特征在于:麦弗逊悬架的建模均基于一维单元，实体单元用一维刚性单元简化。3.如权利要求1所述的麦弗逊悬架建模方法，其特征在于:悬架中的连接点整车坐标系下的坐标值由设计人员提供并填入到硬点坐标excel表格中，在ABAQUS软件中导入硬点坐标excel表进行相关硬点坐标的提取。4.如权利要求1所述的麦弗逊悬架建模方法，其特征在于:所述衬套的特性参数按如下步骤得到: (51)测量衬套六个方向的力与位移的关系； (52)根据硬点坐标在悬架预载模型中定义相应的衬套局部坐标系； (53)将S1中的六个方向与S2中的坐标系相对应。5.如权利要求1所述的麦弗逊悬架建模方法，其特征在于:所述的步骤A中，还对随后需要计算的加载点以及约束点以集合的形式给予定义。6.如权利要求1所述的麦弗逊悬架建模方法，其特征在于:对后处理操作中需要输出某些硬点的受力时，在步骤A中将这些点以集合的形式给予定义。7.如权利要求1所述的麦弗逊悬架建模方法，其特征在于:所述的步骤B中，建立工况excel表，工况excel表中定义了工况类型和载荷大小，在ABAQUS软件中导入工况excel表提取载荷，进而输出可以用于计算的载荷工况。
【专利摘要】本发明属于CAE分析技术领域，特别涉及一种麦弗逊悬架建模方法，包括如下步骤：(A)根据硬点坐标以及衬套、球铰、弹簧、减震器限位块的特性参数建立悬架预载模型，定义好悬架有限元模型的拓扑关系；(B)根据常见的制动、转弯、垂跳工况将工况类型和其相对应的载荷大小配置好，然后根据配置输出可以用于计算的载荷工况；(C)在载荷工况计算完毕后对计算结果进行后处理操作，然后输出衬套单元的受力以及约束点的受力。该方法能够比常规的悬架有限元建模缩减了50％的周期，大大提高了建模效率，可快速建模并方便地输出关注的硬点载荷，提高了分析的针对性与便捷性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105260577
【申请号】CN201510810170
【发明人】施斌, 张岩
【申请人】奇瑞汽车股份有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月19日