[发明专利]复杂断面薄壁梁车身骨架的转动惯量计算方法

摘要

本发明涉及一种复杂断面薄壁梁车身骨架的转动惯量计算方法，属于汽车车身设计领域。通过推导解析公式得到转动惯量的计算公式，考虑了梁断面的几何形状对转动惯量的影响，使转动惯量的计算结果更加准确。梁骨架车身在汽车动力学分析中具有广阔的应用前景，而转动惯量是评价梁骨架车身性能的一个关键参数，该物理量的求解精度决定整车动力学分析的精度。区别于现有商业软件计算转动惯量的方法均忽略了薄壁梁断面的几何形状，本发明的方法为梁骨架车身转动惯量的计算提供了一种有效且精度高的方法。

主权项

1.一种复杂断面薄壁梁车身骨架的转动惯量计算方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)绘制薄壁梁复杂断面几何形状，并求出断面形心坐标，建立oyz坐标系；(2)将该薄壁梁复杂断面赋予薄壁梁，再使用复杂断面薄壁梁建立车身骨架模型，并求出其质心坐标；(3)计算薄壁梁复杂断面对断面当前坐标系oyz的y轴和z轴的惯性矩与惯性积I_y、I_z、I_yz，原点o位于断面的形心，根据惯性矩与惯性积确定断面的形心主惯性轴方向角θ与主惯性轴坐标系oy′z′，并计算断面对形心主惯性轴的惯性矩I_y′、I_z′，最后确定复杂断面薄壁梁局部坐标系ox′y′z′，并计算复杂断面薄壁梁对局部坐标系ox′y′z′坐标轴的转动惯量I_x′x′、I_y′y′、I_z′z′、I_x′y′、I_x′z′、I_y′z′；复杂断面薄壁梁对局部坐标系ox′y′z′坐标轴的转动惯量的计算公式为：其中ρ为材料密度，L为复杂断面薄壁梁长度，m为复杂断面薄壁梁质量，I_y′、I_z′为复杂断面薄壁梁断面对其形心主惯性轴的惯性矩；(4)通过坐标变换求解复杂断面薄壁梁相对于坐标系oX′Y′Z′坐标轴的转动惯量I_X′X′、I_Y′Y′、I_Z′Z′、I_X′Y′、I_X′Z′、I_Y′Z′，其中坐标系oX′Y′Z′的坐标轴平行于全局坐标系OXYZ的坐标轴；(5)通过平行移轴公式，将各个复杂断面薄壁梁对坐标系oX′Y′Z′坐标轴的转动惯量I_X′X′、I_Y′Y′、I_Z′Z′、I_X′Y′、I_X′Z′、I_Y′Z′转化为对全局坐标系OXYZ，即车身骨架模型的质心位置的坐标系的坐标轴的转动惯量，并对所有复杂断面薄壁梁进行求和，最终得到车身骨架模型对全局坐标系OXYZ坐标轴的转动惯量I_XX、I_YY、I_ZZ、I_XY、I_XZ、I_YZ。