汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法、装置和计算机设备与流程-j9九游会真人

文档序号:35696793发布日期:2023-10-11 19:44阅读:3来源:国知局


1.本技术涉及仿真分析技术领域,特别是涉及一种汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法、装置和计算机设备。


背景技术:

2.疲劳耐久性,代表了产品的使用寿命,对于汽车结构来说至关重要。汽车挡泥板作为帮助汽车阻挡泥土和保护汽车外身的结构,对其进行疲劳寿命分析,以达到更好的保护汽车的作用。
3.传统技术中的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法主要针对日常驾驶道路进行疲劳寿命分析,存在准确性低的问题。


技术实现要素:

4.基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够提高疲劳寿命分析准确性的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法、装置和计算机设备。
5.第一方面,本技术提供了一种汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法。所述方法包括:
6.建立汽车挡泥板的第一有限元模型,基于所述第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过所述第一多体动力学模型获取第一模态应力;
7.在常温振动工况下,对所述第一多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子;
8.根据所述第一模态应力和所述第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;
9.基于所述第一有限元模型构建第二有限元模型,基于所述第二有限元模型构建第二多体动力学模型,通过所述第二多体动力学模型获取第二模态应力;
10.在低温振动工况下,利用所述常温振动工况驱动数据对所述第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子;
11.根据所述第二模态应力和所述第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;
12.在扭转载荷工况下,基于所述第一有限元模型计算得到静态应力值,根据所述静态应力值获取扭转载荷工况单循环损伤,其中,所述扭转载荷工况是基于液压翻转手动泵产生的工况;
13.将所述常温振动工况单循环损伤、所述低温振动工况单循环损伤和所述扭转载荷工况单循环损伤分别与相应的设定循环数相乘后相加,得到所述汽车挡泥板的总损伤;
14.基于所述总损伤对所述汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。
15.在其中一个实施例中,所述建立汽车挡泥板的第一有限元模型,包括:
16.获取汽车挡泥板的零部件以及零部件信息,将按照所述零部件信息设置好的所述零部件按照设定连接关系连接起来,得到初始第一有限元模型;
17.在常温振动工况下,对所述初始第一有限元模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一有限元模型。
18.在其中一个实施例中,所述基于所述第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过所述第一多体动力学模型获取第一模态应力,包括:
19.通过所述第一有限元模型、虚拟夹具和加速度传感器,构建初始第一多体动力学模型;
20.利用克雷格班普顿模态对所述初始第一多体动力学模型进行柔性化处理,得到第一模态应力和柔性化第一多体动力学模型;
21.在常温振动工况下,对所述柔性化第一多体动力学模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一多体动力学模型。
22.在其中一个实施例中,所述对所述第一多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子,包括:
23.获取实际样车在不同路面上行驶时实际加速度传感器采集到的实际传感器数据;其中,所述实际加速度传感器安置于所述实际样车的挡泥板的相应位置处;
24.利用频率响应函数的反函数和所述实际传感器数据,确定驱动所述第一多体动力学模型的初始驱动数据;
25.利用所述初始驱动数据对所述第一多体动力学模型进行驱动,得到驱动后的模拟传感器数据;
26.将所述模拟传感器数据与所述实际传感器数据进行均方根误差比率计算,在计算得到的均方根误差比率不小于预设值的情况下,对所述初始驱动数据进行调整,利用调整后的驱动数据重复对所述第一多体动力学模型进行驱动的过程,直至计算得到的均方根误差比率小于预设值,输出最终调整的驱动数据作为常温振动工况驱动数据;
27.利用所述常温振动工况驱动数据对所述第一多体动力学模型进行驱动,得到第一模态参与因子。
28.在其中一个实施例中,所述根据所述第一模态应力和所述第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤,包括:
29.对所述第一模态应力和所述第一模态参与因子进行结果匹配,获得应力幅和应变幅;
30.根据所述应力幅、所述应变幅、目标应变寿命疲劳曲线和目标应力寿命疲劳曲线,确定常温振动工况单循环损伤。
31.在其中一个实施例中,所述基于所述第一有限元模型构建第二有限元模型,包括:
32.在所述第一有限元模型的基础上,调整所述汽车挡泥板的挡泥板下部总成挡帘材料的密度,以保证挡帘重量增加预设重量范围;
33.将所述汽车挡泥板中的所有非金属材料的弹性模量和泊松比,调整为设定低温条件下的相应值。
34.第二方面,本技术还提供了一种汽车挡泥板的疲劳寿命分析装置。所述装置包括:
35.第一模态应力获取模块,用于建立汽车挡泥板的第一有限元模型,基于所述第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过所述第一多体动力学模型获取第一模态应力;
36.第一模态参与因子获取模块,用于在常温振动工况下,对所述第一多体动力学模
型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子;
37.常温振动工况单循环损伤获取模块,用于根据所述第一模态应力和所述第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;
38.第二模态应力获取模块,用于基于所述第一有限元模型构建第二有限元模型,基于所述第二有限元模型构建第二多体动力学模型,通过所述第二多体动力学模型获取第二模态应力;
39.第二模态参与因子获取模块,用于在低温振动工况下,利用所述常温振动工况驱动数据对所述第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子;
40.低温振动工况单循环损伤获取模块,用于根据所述第二模态应力和所述第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;
41.扭转载荷工况单循环损伤获取模块,用于在扭转载荷工况下,基于所述第一有限元模型计算得到静态应力值,根据所述静态应力值获取扭转载荷工况单循环损伤,其中,所述扭转载荷工况是基于液压翻转手动泵产生的工况;
42.总损伤获取模块,用于将所述常温振动工况单循环损伤、所述低温振动工况单循环损伤和所述扭转载荷工况单循环损伤分别与相应的设定循环数相乘后相加,得到所述汽车挡泥板的总损伤;
43.疲劳寿命分析模块,用于基于所述总损伤对所述汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。
44.第三方面,本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一方法的步骤。
45.第四方面,本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
46.第五方面,本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
47.上述汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法、装置和计算机设备,通过构建汽车挡泥板的第一多体动力学模型,获取第一模态应力和第一模态参与因子;根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;通过构建汽车挡泥板的第二多体动力学模型,获取第二模态应力和第二模态参与因子;根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;在基于液压翻转手动泵产生的扭转载荷工况下,获取扭转载荷工况单循环损伤;根据常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤得到汽车挡泥板的总损伤;基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。相比于传统技术中对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析存在准确性低的问题而言,本技术获取常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤,考虑到在不同工况下汽车挡泥板的单循环损伤,提高了汽车挡泥板疲劳寿命分析的准确性。
附图说明
48.图1为本技术实施例中提供的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法的流程示意图;
49.图2为一个实施例中建立汽车挡泥板的第一有限元模型的流程示意图;
50.图3为一个实施例中通过第一多体动力学模型获取第一模态应力的流程示意图;
51.图4为一个实施例中得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子的流程示意图;
52.图5为一个实施例中提供的一汽车挡泥板的示意图;
53.图6为一个实施例中获取常温振动工况单循环损伤的流程示意图;
54.图7为本技术实施例中提供的一种汽车挡泥板的疲劳寿命分析装置的结构框图;
55.图8为本技术实施例中提供的一种计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
56.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本技术进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。
57.在本实施例中,提供了一种汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法,本实施例以该方法应用于计算机设备进行举例说明,可以理解的是,该方法也可以应用于服务器,还可以应用于包括计算机设备和服务器的系统,并通过计算机设备和服务器交互实现。
58.图1为本技术实施例中提供的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法的流程示意图,该方法应用于计算机设备中,在一个实施例中,如图1所示,包括以下步骤:
59.s101,建立汽车挡泥板的第一有限元模型,基于第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过第一多体动力学模型获取第一模态应力。
60.其中,第一有限元模型为汽车挡泥板的虚拟结构模型。第一多体动力学模型为仿真模拟汽车挡泥板的动态模型。
61.s102,在常温振动工况下,对第一多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子。
62.s103,根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤。
63.s104,基于第一有限元模型构建第二有限元模型,基于第二有限元模型构建第二多体动力学模型,通过第二多体动力学模型获取第二模态应力。
64.其中,第二有限元模型为汽车挡泥板在低温环境下的虚拟结构模型。第二多体动力学模型为仿真模拟汽车挡泥板在低温环境下的动态模型。
65.s105,在低温振动工况下,利用常温振动工况驱动数据对第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子。
66.s106,根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤。
67.s107,在扭转载荷工况下,基于第一有限元模型计算得到静态应力值,根据静态应力值获取扭转载荷工况单循环损伤,其中,扭转载荷工况是基于液压翻转手动泵产生的工况。
68.在一些实施例中,基于第一有限元模型计算得到静态应力值,根据静态应力值获取扭转载荷工况单循环损伤的方式为给如下图5中的点e施加扭矩,进行静态强度计算,得到汽车挡泥板的静态应力值;将静态应力值与幅值为0-1-0的块载荷进行耦合,基于耦合结果、扭转应变寿命疲劳曲线和扭转应力寿命疲劳曲线,确定扭转载荷工况单循环损伤。
69.s108,将常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤分别与相应的设定循环数相乘后相加,得到汽车挡泥板的总损伤。
70.在一些实施例中,汽车挡泥板的总损伤=常温振动工况单循环损伤*设定常温循环数 低温振动工况单循环损伤*设定低温循环数 扭转载荷工况单循环损伤*设定扭转循环数。其中,设定常温循环数、设定低温循环数和设定扭转循环数为人为设定。
71.s109,基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。
72.在一些实施例中,基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析,包括:
73.在总损伤不小于设定损伤阈值的情况下,对汽车挡泥板的第一有限元模型进行修改,重新获取修改后的汽车挡泥板的总损伤,直至修改后的汽车挡泥板的总损伤小于设定损伤阈值,输出最终修改后的汽车挡泥板的第一有限元模型。其中,设定损伤阈值可设定为1,具体不作限定。
74.本实施例提供的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法,通过构建汽车挡泥板的第一多体动力学模型,获取第一模态应力和第一模态参与因子;根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;通过构建汽车挡泥板的第二多体动力学模型,获取第二模态应力和第二模态参与因子;根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;在基于液压翻转手动泵产生的扭转载荷工况下,获取扭转载荷工况单循环损伤;根据常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤得到汽车挡泥板的总损伤;基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。相比于传统技术中对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析存在准确性低的问题而言,本实施例获取常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤,考虑到在不同工况下汽车挡泥板的单循环损伤,提高了汽车挡泥板疲劳寿命分析的准确性。
75.在一个实施例中,建立汽车挡泥板的第一有限元模型的流程示意图,如图2所示,包括以下内容:
76.s201,获取汽车挡泥板的零部件以及零部件信息,将按照零部件信息设置好的零部件按照设定连接关系连接起来,得到初始第一有限元模型。
77.其中,零部件信息包括零部件的名称、编号、材料、属性或者尺寸信息中的至少一项。设定连接关系是以实际汽车挡泥板的各零部件的连接方式确定的。
78.s202,在常温振动工况下,对初始第一有限元模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一有限元模型。
79.在本实施例中,建立汽车挡泥板的第一有限元模型,即对汽车挡泥板建立虚拟模型,不需通过实际样车驾驶去评价汽车挡泥板的疲劳寿命,提高了汽车挡泥板疲劳寿命分析的效率。
80.以一具体实施例对第一有限元模型的构建过程进行说明:
81.将零部件的几何模型导入模型构建软件中,并对零部件的几何模型进行命名,命名格式为“零部件名称-材料信息-尺寸信息-编号”;其中,模型构建软件可以为ansa/hyperworks或者其他可用于模型构建的软件;
82.对导入的几何模型进行检查清理,具体检查清理的方式包括抽取中面、处理轮廓线和螺栓孔周围细化;
83.划分装配单元格,在每一单元格中对零部件进行装配,装配好后对零部件建立材料卡片,材料卡片中包括该零部件的杨氏模量、密度、泊松比信息以及其他属性信息,得到初始第一有限元模型;
84.将初始第一有限元模型与实际汽车挡泥板进行比对,保证与实际汽车挡泥板的误差范围小于预设误差值,得到比对成功后的初始第一有限元模型;
85.设置常温振动工况,对比对成功后的初始第一有限元模型进行预运行,若比对成功后的初始第一有限元模型无异常振动姿态,则得到第一有限元模型。
86.在一个实施例中,基于第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过第一多体动力学模型获取第一模态应力的流程示意图,如图3所示,包括以下内容:
87.s301,通过第一有限元模型、虚拟夹具和加速度传感器,构建初始第一多体动力学模型。
88.其中,加速度传感器安置于第一有限元模型的相应位置处,具体安置位置与下文提及的实际加速度传感器安置于实际样车的挡泥板的相应位置处保持一致。
89.s302,利用克雷格班普顿模态对初始第一多体动力学模型进行柔性化处理,得到第一模态应力和柔性化第一多体动力学模型。
90.其中,克雷格班普顿模态为craig-bampton(cb)模态。
91.s303,在常温振动工况下,对柔性化第一多体动力学模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一多体动力学模型。
92.在本实施例中,第一多体动力学模型是为了模拟汽车挡泥板真实使用过程的模型,对初始第一多体动力学模型进行柔性化处理,也是为了使得构建的第一多体动力学模型更加趋近实际使用。
93.以一具体实施例对第一多体动力学模型的构建过程进行说明:
94.确定第一有限元模型、虚拟夹具和加速度传感器的装配方式,建立加速度传感器的坐标系,并设置第一有限元模型和虚拟夹具的动态自由度,设定模型的模态阻尼比率系数,得到初始第一多体动力学模型;
95.利用克雷格班普顿模态对初始第一多体动力学模型进行柔性化处理,以利用额外的静态位移补偿模态规避其模态截断造成的高频失真问题,应至少获得20阶振动模态与6阶静态位移补偿模态,从而输出第一模态应力;
96.在常温振动工况下,约束初始第一多体动力学模型中的第一有限元模型与车身或者车架的目标连接处6个自由度,并施加一个重力场进行预运行,若初始第一多体动力学模型无异常振动姿态,且目标连接处的受力与第一有限元模型的重量匹配,则得到第一多体动力学模型。
97.在一个实施例中,对第一多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子的流程示意图,如图4所示,包括以下内容:
98.s401,获取实际样车在不同路面上行驶时实际加速度传感器采集到的实际传感器数据;其中,实际加速度传感器安置于实际样车的挡泥板的相应位置处。
99.在这里,提供一汽车挡泥板的示意图,如图5所示。图5中点a、b、c所处的位置表示实际加速度传感器的安置位置,点a为汽车挡泥板与区域d连接的支架中部,点b为汽车挡泥板支架边缘上部,点c为汽车挡泥板非金属本体的边缘下部,区域d表示连接的车架或者车身,点e为手动泵摇杆施力位置点。
100.优选的,三个实际加速度传感器的xyz坐标需设置的不一致。实际传感器数据是经过预处理和去噪后得到的,预处理包括去毛刺、去趋势项、去偏移项和对伪数据进行删减,
伪数据为低于采集到的数据的标准差10%至15%的数据。
101.s402,利用频率响应函数的反函数和实际传感器数据,确定驱动第一多体动力学模型的初始驱动数据。
102.其中,频率响应函数(frf函数)的传递特性矩阵为6x9模式。具体的,6x9模式表示6自由度输入,9传感器通道。9传感器通道是与三个加速度传感器对应的,对9传感器通道赋予预设权重值,预设权重值可人为设定。
103.在一些实施例中,频率响应函数的确定过程,包括:
104.基于白噪声和粉红噪声驱动第一多体动力学模型,调整白噪声和粉红噪声对应的参数,以得到频率响应函数。白噪声和粉红噪声对应的参数包括白噪声截止频率、粉红噪声指数和驱动标准差。
105.s403,利用初始驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到驱动后的模拟传感器数据。
106.s404,将模拟传感器数据与实际传感器数据进行均方根误差比率计算,在计算得到的均方根误差比率不小于预设值的情况下,对初始驱动数据进行调整,利用调整后的驱动数据重复对第一多体动力学模型进行驱动的过程,直至计算得到的均方根误差比率小于预设值,输出最终调整的驱动数据作为常温振动工况驱动数据。
107.其中,预设值可通过人为设定,例如设定为15%。
108.s405,利用常温振动工况驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到第一模态参与因子。
109.在本实施例中,利用实际样车的实际传感器数据确定常温振动工况驱动数据,能使第一多体动力学模型更接近实际样车,保证了汽车挡泥板在常温振动工况下确定出的疲劳损伤的准确性。
110.在一个实施例中,根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤的流程示意图,如图6所示,包括以下内容:
111.s601,对第一模态应力和第一模态参与因子进行结果匹配,获得应力幅和应变幅。
112.s602,根据应力幅、应变幅、目标应变寿命疲劳曲线和目标应力寿命疲劳曲线,确定常温振动工况单循环损伤。
113.其中,目标应变寿命疲劳曲线对应金属材料,目标应力寿命疲劳曲线对应非金属材料和焊接材料。
114.在一些实施例中,根据应力幅、应变幅、目标应变寿命疲劳曲线和目标应力寿命疲劳曲线,确定常温振动工况单循环损伤,包括:
115.将应力幅和应变幅对应输入目标应变寿命疲劳曲线和目标应力寿命疲劳曲线,进行平均应力参数修正;其中,目标应变寿命疲劳曲线是采用smith-watson-topper或goodman法对初始应变寿命疲劳曲线进行修正得到的;目标应力寿命疲劳曲线是采用smith-watson-topper或goodman法对初始应力寿命疲劳曲线进行修正得到的;
116.选择具有18等分角度的临界平面法以及表面裂纹形式进行临界平面应力状态确认,且设定材料可靠性成活率,一般为50%、90%、97.5%或者99%,并基于neuber进行弹塑性修正,结合修正后的平均应力参数,从而对应力幅进行修正,得到修正后的应力幅;
117.基于修正后的应力幅和雨流计数,确定循环次数;
118.通过缩减技术调整循环次数,以减少对于结构损伤较小的应力幅值循环数,得到调整后的循环次数;
119.基于调整后的循环次数、minor及haibach进行损伤累积计算,得到常温振动工况单循环损伤。
120.在本实施例中,能够得到汽车挡泥板在常温振动工况下一个测试周期内的疲劳损伤即常温振动工况单循环损伤,保证常温振动工况单循环损伤确定的准确性。
121.在一个实施例中,基于第一有限元模型构建第二有限元模型,包括:
122.在第一有限元模型的基础上,调整汽车挡泥板的挡泥板下部总成挡帘材料的密度,以保证挡帘重量增加预设重量范围;
123.将汽车挡泥板中的所有非金属材料的弹性模量和泊松比,调整为设定低温条件下的相应值。
124.在本实施例中,保证挡帘重量增加预设重量范围,是为了模拟汽车在低温场景下运行时,汽车挡泥板上挂载冰泥的条件,能够更好的模拟低温振动工况,提高低温振动工况单循环损伤确定的准确性。
125.在一个实施例中,基于第二有限元模型构建第二多体动力学模型,通过第二多体动力学模型获取第二模态应力,在低温振动工况下,利用常温振动工况驱动数据对第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子,根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤,包括:
126.通过第二有限元模型、虚拟夹具和加速度传感器,构建初始第二多体动力学模型,利用克雷格班普顿模态对初始第二多体动力学模型进行柔性化处理,得到第二模态应力和柔性化第二多体动力学模型,在低温振动工况下,对柔性化第二多体动力学模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第二多体动力学模型;
127.在低温振动工况下,利用常温振动工况驱动数据对第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子;
128.对第二模态应力和第二模态参与因子进行结果匹配,获得低温应力幅和低温应变幅,根据低温应力幅、低温应变幅、低温应变寿命疲劳曲线和低温应力寿命疲劳曲线,确定低温振动工况单循环损伤。
129.本实施例提供的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法,通过将常温、低温振动工况损伤与液压翻转手动泵扭转载荷工况损伤进行累加,可反映汽车挡泥板在全生命周期内的耐久性能,提升了汽车挡泥板在全生命周期的疲劳寿命预测精度,并以汽车挡泥板在真实道路载荷工况测试得到的加速度数据作为目标,通过对加速度数据进行处理,获得汽车挡泥板的运动姿态,进而对汽车挡泥板总成的6自由度时间历程驱动输入进行分解,解决了行业上在分析过程中无法考虑其6自由度输入的耦合现象问题。
130.应该理解的是,虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的
步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
131.基于同样的发明构思,本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法的汽车挡泥板的疲劳寿命分析装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似,故下面所提供的一个或多个汽车挡泥板的疲劳寿命分析装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法的限定,在此不再赘述。
132.参见图7,图7为本技术实施例中提供的一种汽车挡泥板的疲劳寿命分析装置的结构框图,该装置700包括:第一模态应力获取模块701、第一模态参与因子获取模块702、常温振动工况单循环损伤获取模块703、第二模态应力获取模块704、第二模态参与因子获取模块705、低温振动工况单循环损伤获取模块706、扭转载荷工况单循环损伤获取模块707、总损伤获取模块708和疲劳寿命分析模块709,其中:
133.第一模态应力获取模块701,用于建立汽车挡泥板的第一有限元模型,基于第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过第一多体动力学模型获取第一模态应力;
134.第一模态参与因子获取模块702,用于在常温振动工况下,对第一多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子;
135.常温振动工况单循环损伤获取模块703,用于根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;
136.第二模态应力获取模块704,用于基于第一有限元模型构建第二有限元模型,基于第二有限元模型构建第二多体动力学模型,通过第二多体动力学模型获取第二模态应力;
137.第二模态参与因子获取模块705,用于在低温振动工况下,利用常温振动工况驱动数据对第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子;
138.低温振动工况单循环损伤获取模块706,用于根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;
139.扭转载荷工况单循环损伤获取模块707,用于在扭转载荷工况下,基于第一有限元模型计算得到静态应力值,根据静态应力值获取扭转载荷工况单循环损伤,其中,扭转载荷工况是基于液压翻转手动泵产生的工况;
140.总损伤获取模块708,用于将常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤分别与相应的设定循环数相乘后相加,得到汽车挡泥板的总损伤;
141.疲劳寿命分析模块709,用于基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。
142.本实施例提供的汽车挡泥板的疲劳寿命分析装置,通过构建汽车挡泥板的第一多体动力学模型,获取第一模态应力和第一模态参与因子;根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;通过构建汽车挡泥板的第二多体动力学模型,获取第二模态应力和第二模态参与因子;根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;在基于液压翻转手动泵产生的扭转载荷工况下,获取扭转载荷工况单循环损伤;根据常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤得到汽车挡泥板的总损伤;基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。相比于传统技术中对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析存在准确性低的问题而言,本实施例获取常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤,考虑到在不同
工况下汽车挡泥板的单循环损伤,提高了汽车挡泥板疲劳寿命分析的准确性。
143.可选的,第一模态应力获取模块701包括:
144.初始有限元模型构建单元,用于获取汽车挡泥板的零部件以及零部件信息,将按照零部件信息设置好的零部件按照设定连接关系连接起来,得到初始第一有限元模型;
145.有限元模型确定单元,用于在常温振动工况下,对初始第一有限元模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一有限元模型。
146.可选的,第一模态应力获取模块701包括:
147.初始动力学模型构建单元,用于通过第一有限元模型、虚拟夹具和加速度传感器,构建初始第一多体动力学模型;
148.柔性化处理单元,用于利用克雷格班普顿模态对初始第一多体动力学模型进行柔性化处理,得到第一模态应力和柔性化第一多体动力学模型;
149.动力学模型确定单元,用于在常温振动工况下,对柔性化第一多体动力学模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一多体动力学模型。
150.可选的,第一模态参与因子获取模块702包括:
151.实际数据获取单元,用于获取实际样车在不同路面上行驶时实际加速度传感器采集到的实际传感器数据;其中,实际加速度传感器安置于实际样车的挡泥板的相应位置处;
152.初始驱动数据获取单元,用于利用频率响应函数的反函数和实际传感器数据,确定驱动第一多体动力学模型的初始驱动数据;
153.模拟数据获取单元,用于利用初始驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到驱动后的模拟传感器数据;
154.驱动数据确定单元,用于将模拟传感器数据与实际传感器数据进行均方根误差比率计算,在计算得到的均方根误差比率不小于预设值的情况下,对初始驱动数据进行调整,利用调整后的驱动数据重复对第一多体动力学模型进行驱动的过程,直至计算得到的均方根误差比率小于预设值,输出最终调整的驱动数据作为常温振动工况驱动数据;
155.参与因子确定单元,用于利用常温振动工况驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到第一模态参与因子。
156.可选的,常温振动工况单循环损伤获取模块703包括:
157.结果匹配单元,用于对第一模态应力和第一模态参与因子进行结果匹配,获得应力幅和应变幅;
158.损伤确定单元,用于根据应力幅、应变幅、目标应变寿命疲劳曲线和目标应力寿命疲劳曲线,确定常温振动工况单循环损伤。
159.可选的,第二模态应力获取模块704包括:
160.材料密度调整单元,用于在第一有限元模型的基础上,调整汽车挡泥板的挡泥板下部总成挡帘材料的密度,以保证挡帘重量增加预设重量范围;
161.材料参数调整单元,用于将汽车挡泥板中的所有非金属材料的弹性模量和泊松比,调整为设定低温条件下的相应值。
162.上述汽车挡泥板的疲劳寿命分析装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对
应的操作。
163.在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中,处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接,通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信,无线方式可通过wifi、移动蜂窝网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法。该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面,可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
164.本领域技术人员可以理解,图8中示出的结构,仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图,并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
165.在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法的步骤:
166.建立汽车挡泥板的第一有限元模型,基于第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过第一多体动力学模型获取第一模态应力;
167.在常温振动工况下,对第一多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子;
168.根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;
169.基于第一有限元模型构建第二有限元模型,基于第二有限元模型构建第二多体动力学模型,通过第二多体动力学模型获取第二模态应力;
170.在低温振动工况下,利用常温振动工况驱动数据对第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子;
171.根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;
172.在扭转载荷工况下,基于第一有限元模型计算得到静态应力值,根据静态应力值获取扭转载荷工况单循环损伤,其中,扭转载荷工况是基于液压翻转手动泵产生的工况;
173.将常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤分别与相应的设定循环数相乘后相加,得到汽车挡泥板的总损伤;
174.基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。
175.在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
176.获取汽车挡泥板的零部件以及零部件信息,将按照零部件信息设置好的零部件按照设定连接关系连接起来,得到初始第一有限元模型;
177.在常温振动工况下,对初始第一有限元模型进行预运行,在预运行无异常的情况
下,得到第一有限元模型。
178.在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
179.通过第一有限元模型、虚拟夹具和加速度传感器,构建初始第一多体动力学模型;
180.利用克雷格班普顿模态对初始第一多体动力学模型进行柔性化处理,得到第一模态应力和柔性化第一多体动力学模型;
181.在常温振动工况下,对柔性化第一多体动力学模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一多体动力学模型。
182.在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
183.获取实际样车在不同路面上行驶时实际加速度传感器采集到的实际传感器数据;其中,实际加速度传感器安置于实际样车的挡泥板的相应位置处;
184.利用频率响应函数的反函数和实际传感器数据,确定驱动第一多体动力学模型的初始驱动数据;
185.利用初始驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到驱动后的模拟传感器数据;
186.将模拟传感器数据与实际传感器数据进行均方根误差比率计算,在计算得到的均方根误差比率不小于预设值的情况下,对初始驱动数据进行调整,利用调整后的驱动数据重复对第一多体动力学模型进行驱动的过程,直至计算得到的均方根误差比率小于预设值,输出最终调整的驱动数据作为常温振动工况驱动数据;
187.利用常温振动工况驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到第一模态参与因子。
188.在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
189.对第一模态应力和第一模态参与因子进行结果匹配,获得应力幅和应变幅;
190.根据应力幅、应变幅、目标应变寿命疲劳曲线和目标应力寿命疲劳曲线,确定常温振动工况单循环损伤。
191.在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
192.在第一有限元模型的基础上,调整汽车挡泥板的挡泥板下部总成挡帘材料的密度,以保证挡帘重量增加预设重量范围;
193.将汽车挡泥板中的所有非金属材料的弹性模量和泊松比,调整为设定低温条件下的相应值。
194.上述实施例的实现原理和技术效果与上述方法实施例类似,在此不再赘述。
195.在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法的步骤:
196.建立汽车挡泥板的第一有限元模型,基于第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过第一多体动力学模型获取第一模态应力;
197.在常温振动工况下,对第一多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子;
198.根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;
199.基于第一有限元模型构建第二有限元模型,基于第二有限元模型构建第二多体动力学模型,通过第二多体动力学模型获取第二模态应力;
200.在低温振动工况下,利用常温振动工况驱动数据对第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子;
201.根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;
202.在扭转载荷工况下,基于第一有限元模型计算得到静态应力值,根据静态应力值获取扭转载荷工况单循环损伤,其中,扭转载荷工况是基于液压翻转手动泵产生的工况;
203.将常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤分别与相应的设定循环数相乘后相加,得到汽车挡泥板的总损伤;
204.基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。
205.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
206.获取汽车挡泥板的零部件以及零部件信息,将按照零部件信息设置好的零部件按照设定连接关系连接起来,得到初始第一有限元模型;
207.在常温振动工况下,对初始第一有限元模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一有限元模型。
208.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
209.通过第一有限元模型、虚拟夹具和加速度传感器,构建初始第一多体动力学模型;
210.利用克雷格班普顿模态对初始第一多体动力学模型进行柔性化处理,得到第一模态应力和柔性化第一多体动力学模型;
211.在常温振动工况下,对柔性化第一多体动力学模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一多体动力学模型。
212.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
213.获取实际样车在不同路面上行驶时实际加速度传感器采集到的实际传感器数据;其中,实际加速度传感器安置于实际样车的挡泥板的相应位置处;
214.利用频率响应函数的反函数和实际传感器数据,确定驱动第一多体动力学模型的初始驱动数据;
215.利用初始驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到驱动后的模拟传感器数据;
216.将模拟传感器数据与实际传感器数据进行均方根误差比率计算,在计算得到的均方根误差比率不小于预设值的情况下,对初始驱动数据进行调整,利用调整后的驱动数据重复对第一多体动力学模型进行驱动的过程,直至计算得到的均方根误差比率小于预设值,输出最终调整的驱动数据作为常温振动工况驱动数据;
217.利用常温振动工况驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到第一模态参与因子。
218.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
219.对第一模态应力和第一模态参与因子进行结果匹配,获得应力幅和应变幅;
220.根据应力幅、应变幅、目标应变寿命疲劳曲线和目标应力寿命疲劳曲线,确定常温振动工况单循环损伤。
221.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
222.在第一有限元模型的基础上,调整汽车挡泥板的挡泥板下部总成挡帘材料的密度,以保证挡帘重量增加预设重量范围;
223.将汽车挡泥板中的所有非金属材料的弹性模量和泊松比,调整为设定低温条件下的相应值。
224.上述实施例的实现原理和技术效果与上述方法实施例类似,在此不再赘述。
225.在一个实施例中,提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的汽车挡泥板的疲劳寿命分析方法的步骤:
226.建立汽车挡泥板的第一有限元模型,基于第一有限元模型构建第一多体动力学模型,通过第一多体动力学模型获取第一模态应力;
227.在常温振动工况下,对第一多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到常温振动工况驱动数据和第一模态参与因子;
228.根据第一模态应力和第一模态参与因子,获取常温振动工况单循环损伤;
229.基于第一有限元模型构建第二有限元模型,基于第二有限元模型构建第二多体动力学模型,通过第二多体动力学模型获取第二模态应力;
230.在低温振动工况下,利用常温振动工况驱动数据对第二多体动力学模型进行驱动,得到第二模态参与因子;
231.根据第二模态应力和第二模态参与因子,获取低温振动工况单循环损伤;
232.在扭转载荷工况下,基于第一有限元模型计算得到静态应力值,根据静态应力值获取扭转载荷工况单循环损伤,其中,扭转载荷工况是基于液压翻转手动泵产生的工况;
233.将常温振动工况单循环损伤、低温振动工况单循环损伤和扭转载荷工况单循环损伤分别与相应的设定循环数相乘后相加,得到汽车挡泥板的总损伤;
234.基于总损伤对汽车挡泥板进行疲劳寿命分析。
235.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
236.获取汽车挡泥板的零部件以及零部件信息,将按照零部件信息设置好的零部件按照设定连接关系连接起来,得到初始第一有限元模型;
237.在常温振动工况下,对初始第一有限元模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一有限元模型。
238.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
239.通过第一有限元模型、虚拟夹具和加速度传感器,构建初始第一多体动力学模型;
240.利用克雷格班普顿模态对初始第一多体动力学模型进行柔性化处理,得到第一模态应力和柔性化第一多体动力学模型;
241.在常温振动工况下,对柔性化第一多体动力学模型进行预运行,在预运行无异常的情况下,得到第一多体动力学模型。
242.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
243.获取实际样车在不同路面上行驶时实际加速度传感器采集到的实际传感器数据;其中,实际加速度传感器安置于实际样车的挡泥板的相应位置处;
244.利用频率响应函数的反函数和实际传感器数据,确定驱动第一多体动力学模型的初始驱动数据;
245.利用初始驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到驱动后的模拟传感器数据;
246.将模拟传感器数据与实际传感器数据进行均方根误差比率计算,在计算得到的均
方根误差比率不小于预设值的情况下,对初始驱动数据进行调整,利用调整后的驱动数据重复对第一多体动力学模型进行驱动的过程,直至计算得到的均方根误差比率小于预设值,输出最终调整的驱动数据作为常温振动工况驱动数据;
247.利用常温振动工况驱动数据对第一多体动力学模型进行驱动,得到第一模态参与因子。
248.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
249.对第一模态应力和第一模态参与因子进行结果匹配,获得应力幅和应变幅;
250.根据应力幅、应变幅、目标应变寿命疲劳曲线和目标应力寿命疲劳曲线,确定常温振动工况单循环损伤。
251.在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:
252.在第一有限元模型的基础上,调整汽车挡泥板的挡泥板下部总成挡帘材料的密度,以保证挡帘重量增加预设重量范围;
253.将汽车挡泥板中的所有非金属材料的弹性模量和泊松比,调整为设定低温条件下的相应值。
254.上述实施例的实现原理和技术效果与上述方法实施例类似,在此不再赘述。
255.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory,rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory,mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory,fram)、相变存储器(phase change memory,pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory,ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限,ram可以是多种形式,比如静态随机存取存储器(static random access memory,sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory,dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等,不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等,不限于此。
256.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
257.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本技术的保护范围。因此,本技术的保护范围应以所附权利要求为准。
当前第1页1  
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
网站地图