[发明专利]板簧动力学仿真模型的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车仿真技术领域，尤其涉及一种板簧动力学仿真模型的制作方法。

背景技术

随着技术的进步，整车设计行业中大量运用现代化的仿真软件来模拟整车的实际运行状态，通过对模拟结果的分析，来改进车辆的设计参数，最终将合理的设计参数应用于整车制造中。

车辆本身是由多种装置和结构组成的，对于整车的仿真模拟也需要为不同的受力部件分别建立对应的子模型，板簧动力学仿真模型即是用于对车辆上的钢板弹簧进行仿真的一种子模型；钢板弹簧的模拟和调试是悬架系统乃至整车系统动力学分析中的难点和关键点，直接影响车辆悬架和整车的各项性能及其分析精度，在业界也一直是个比较复杂的问题。

现有技术中，一般采用CATIA软件来建立钢板弹簧在负载状态下的多片三维模型，将得到的多片三维模型用于整车仿真环节中模拟钢板弹簧的受力特性；其中存在的问题是：在设计之初，设计人员会预先设计出板簧的尺寸参数、材料参数，通过尺寸参数和材料参数建立三维模型，由于钢板弹簧的受力十分复杂（钢板弹簧除了受外部作用力影响外，各片钢板弹簧之间还存在相互作用力，如摩擦力），设计人员无法验证三维模型是否能真实的再现出设计的尺寸参数和材料参数对钢板弹簧的影响。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种板簧动力学仿真模型的制作方法，该方法步骤为：

1）设计板簧的尺寸参数、材料参数和刚度特性曲线，此刚度特性曲线记为A曲线；

2）根据尺寸参数和材料参数，建立自由状态下的板簧三维模型，采用中性面法对板簧三维模型进行处理，获得中性面；

    3）根据中性面，建立板簧三维模型的等效模型，并同步获得等效模型的多个参数；该等效模型将板簧三维模型中多片板簧组成的结构体等效为一整体结构的变截面结构体；

    4）绘制等效模型的刚度特性曲线，该刚度特性曲线记为B曲线；

5）将B曲线和A曲线进行比对，若B曲线与A曲线不一致或未达到设定的一致度，则进入步骤6）；若B曲线与A曲线一致或达到设定的一致度，则进入步骤7）；

6）对等效模型的参数进行修正，返回步骤4）；

7）对等效模型施加预载参数，得到板簧动力学仿真模型。

更进一步地，步骤2）的操作采用CATIA软件实现；步骤3）、4）、6）、7）的操作采用ADAMS软件实现。

更进一步地，步骤3）中，等效模型的多个参数包括：抗扭常数Ixx、截面惯性矩Iyy、截面惯性矩Izz、截面面积、Y向剪切面积比、Z向剪切面积比、杨氏模量、剪切模量和阻尼比。

更进一步地，步骤6）中，对等效模型进行修正的参数包括Y向剪切面积比、Z向剪切面积比、杨氏模量、剪切模量和阻尼比；对等效模型的参数进行修正之前，计算各个参数的灵敏度，优先对灵敏度最大的参数进行修正；采用ADAMS软件CAR模块下的VIEW界面中的DESIGN OF EXPERIMENTS命令计算各个参数的灵敏度。

更进一步地，等效模型为：将板簧三维模型中多片板簧组成的结构体，离散为多段离散梁，为每段离散梁创建NONLINEAR BEAM，相邻两段离散梁之间采用固定约束连接，这种由多段离散梁连接在一起形成的整体结构体，即为等效模型。

本发明的有益技术效果：可对板簧仿真模型对设计参数的仿真精度进行验证，真实地模拟出设计参数条件下的钢板弹簧的力学特性，提高板簧的设计效率和质量。

附图说明

图1、板簧三维模型示意图；

图2、离散梁分段示意图；

图3、等效模型示意图；

图4、ADAMS软件中调整等效模型参数的界面截图；

图5、对等效模型施加预载参数后获得的板簧动力学仿真模型示意图。

 

具体实施方式

背景技术中述及了“钢板弹簧除了受外部作用力影响外，各片钢板弹簧之间还存在相互作用力”，这恰恰是造成现有的板簧三维模型不能真实的反映设计参数的力学特性的重要原因，而各片钢板弹簧之间的相互作用力十分复杂，几乎不可能对其进行分析，因此，无法对板簧三维模型的仿真精度进行验证；刚度特性曲线是用来表征力学特性的重要指标，发明人通过大量实验验证发现，只要使模型的刚度特性曲线与设计参数对应的刚度特性曲线保持一致，模型就能真实的反应设计参数的力学特性，基于此，发明人提出了如下的方案：

1）设计板簧的尺寸参数、材料参数和刚度特性曲线，此刚度特性曲线记为A曲线；