确定车身连接点的静刚度的方法及装置与流程

本公开涉及汽车技术领域，特别涉及一种确定车身连接点的静刚度的方法及装置。

背景技术：

车身外的各种振动激励通过车身内的连接点传递至车身，引起车身振动和车内噪声，从而传递给人体。当车身的一个连接点的静刚度越高时，该连接点处的减振效果越好。

目前，主要通过以下方式确定车身内一连接点的静刚度：建立白车身的车身有限元模型，模拟对车身进行约束，保证车身的加速度为0；结合车身被约束的方式以及车身有限元模型，计算在该一连接点上施加静态力时所引起的该连接点的静态位移，根据静态位移以及静态力计算该连接点的静刚度。

该方法中未统一规定如何对车身进行约束。然而，使用不同的方式对车身进行约束时，计算出的该连接点的静态位移也存在差异，且差异较大。因此，利用目前提供的确定静刚度方法确定出的连接点的静刚度，不能够作为评价车身性能的指标。

技术实现要素：

本公开提供一种确定车身连接点的静刚度的方法及装置。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种确定车身连接点的静刚度的方法，所述方法包括：

建立白车身对应的车身有限元模型，所述车身有限元模型包括多个车身部件，所述多个车身部件中的每个车身部件对应所述白车身中的一个实际车身部件，所述每个车身部件的厚度与材料参数分别与所述每个车身部件对应的实际车身部件的厚度和材料参数相同；

获取预设的用于计算连接点动态位移的计算模型，设置所述计算模型的边界条件为自由边界条件，不施加任何约束，设置所述计算模型的动态激励力的激励频率范围为2至200赫兹；

根据预设的动态激励力、所述车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过所述计算模型计算车身内一连接点在所述激励频率范围内多个激励频率下的动态位移，设定利用模态法计算动态位移的所述车身模态频率范围为0.1至400赫兹；

根据所述动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算所述连接点的等效静刚度。

可选的，所述预定激励频率为2赫兹。

可选的，所述方法还包括：

获取与所述连接点相连的柔性连接元件的刚度；

根据所述柔性连接元件的刚度和所述连接点的等效静刚度，计算所述连接点对应的隔振率。

可选的，所述根据所述柔性连接元件的刚度和所述连接点的等效静刚度，计算所述连接点对应的隔振率，包括：

利用以下公式计算所述连接点对应的隔振率v；

其中，k为所述连接点的等效静刚度，kb为所述柔性连接元件的刚度。

可选的，所述方法还包括：

在所述连接点对应的隔振率高于0.83时，判定所述连接点处的隔震效果合格。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种确定车身连接点的静刚度的装置，所述装置包括：

建立模块，用于建立白车身对应的车身有限元模型，所述车身有限元模型包括多个车身部件，所述多个车身部件中的每个车身部件对应所述白车身中的一个实际车身部件，所述每个车身部件的厚度与材料参数分别与所述每个车身部件对应的实际车身部件的厚度和材料参数相同；

第一获取模块，用于获取预设的用于计算连接点动态位移的计算模型，设置所述计算模型的边界条件为自由边界条件，不施加任何约束，设置所述计算模型的动态激励力的激励频率范围为2至200赫兹；

第二计算模块，用于根据预设的动态激励力、所述车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过所述计算模型计算车身内一连接点在所述激励频率范围内多个激励频率下的动态位移，设定利用模态法计算动态位移的所述车身模态频率范围为0.1至400赫兹；

第三计算模块，用于根据所述动态激励力和所述第二计算模块计算出的预定激励频率下的动态位移，计算所述连接点的等效静刚度。

可选的，所述预定激励频率为2赫兹。

可选的，所述装置还包括：

第二获取模块，用于获取与所述连接点相连的柔性连接元件的刚度；

第四计算模块，用于根据所述第二获取模块获取到的柔性连接元件的刚度和所述第三计算模块计算出的连接点的等效静刚度，计算所述连接点对应的隔振率。

可选的，所述第四计算模块，还用于：

利用以下公式计算所述连接点对应的隔振率v；

其中，k为所述连接点的等效静刚度，kb为所述柔性连接元件的刚度。

可选的，所述装置还包括：

判定模块，用于在所述连接点对应的隔振率高于0.83时，判定所述连接点处的隔震效果合格。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过建立白车身对应的车身有限元模型；获取预设的用于计算一连接点的动态位移的计算模型，设置该计算模型中的边界条件为自由边界条件，即不施加任何约束，在计算模型中设置动态激励力的激励频率范围为2赫兹至200赫兹；根据该动态激励力、该车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过该计算模型计算车身内一连接点在激励频率范围内多个激励频率下的动态位移，该车身模态频率范围为0.1至400赫兹；根据该动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算该连接点的等效静刚度。由于车身模态频率的取值从0.1hz开始，因此避开了车身的刚体模态(六阶刚体模态的频率为0)的影响，达到模拟约束车身的效果，而且当预定激励频率越接近0时，计算模型计算出的该连接点在预定激励频率下的动态位移越接近连接点的静态位移，因此利用该动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算该连接点的动态刚度可以确定为该点的等效静刚度；解决了目前加载静态力计算出的静刚度不能够作为稳定可靠评价车身性能的指标的技术问题，使计算出的等效静刚度能够作为评价车身性能的指标的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种确定车身连接点的静刚度的方法的流程图；

图2是根据另一示例性实施例示出的一种确定车身连接点的静刚度的方法的流程图；

图3是是根据一示例性实施例示出的一种白车身的结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种确定车身连接点的静刚度的装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种确定车身连接点的静刚度的方法的流程图，该方法可应用于诸如平板电脑、台式电脑之类的终端。该确定车身连接点的静刚度的方法可以包括如下几个步骤。

在步骤101中，建立白车身对应的车身有限元模型，车身有限元模型包括多个车身部件，多个车身部件中的每个车身部件对应白车身中的一个实际车身部件，每个车身部件的厚度与材料参数分别与每个车身部件对应的实际车身部件的厚度和材料参数相同。

在步骤102中，获取预设的用于计算连接点动态位移的计算模型，设置该计算模型中的边界条件为自由边界条件，即不施加任何约束，设置该计算模型的动态激励力的激励频率范围为2赫兹至200赫兹。

在步骤103中，根据预设的动态激励力、该车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过该计算模型计算车身内一连接点在该激励频率范围内多个激励频率下的动态位移，设定利用模态法计算动态位移的车身模态频率范围为0.1赫兹至400赫兹。

在步骤104中，根据预定激励频率下的动态激励力和动态位移，计算该连接点的等效静刚度。

综上所述，本公开实施例中提供的确定车身连接点的静刚度的方法，通过建立白车身对应的车身有限元模型；获取预设的用于计算一连接点的动态位移的计算模型，设置该计算模型中的边界条件为自由边界条件，即不施加任何约束，在计算模型中设置动态激励力的激励频率范围为2赫兹至200赫兹；根据该动态激励力、该车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过该计算模型计算车身内一连接点在激励频率范围内多个激励频率下的动态位移，该车身模态频率范围为0.1至400赫兹；根据该动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算该连接点的等效静刚度。由于车身模态频率的取值从0.1hz开始，因此避开了车身的刚体模态(六阶刚体模态的频率为0)的影响，达到模拟约束车身的效果，而且当预定激励频率越接近0时，计算模型计算出的该连接点在预定激励频率下的动态位移越接近连接点的静态位移，因此利用该动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算该连接点的动态刚度可以确定为该点的等效静刚度；解决了目前加载静态力计算出的静刚度不能够作为稳定可靠评价车身性能的指标的技术问题，使计算出的等效静刚度能够作为评价车身性能的指标的效果。

图2是根据另一示例性实施例示出的一种确定车身连接点的静刚度的方法的流程图，该方法可应用于诸如平板电脑、台式电脑之类的终端。该确定车身连接点的静刚度的方法可以包括如下几个步骤。

在步骤201中，建立白车身对应的车身有限元模型，车身有限元模型包括多个车身部件，多个车身部件中的每个车身部件对应白车身中的一个实际车身部件，每个车身部件的厚度与材料参数分别与每个车身部件对应的实际车身部件的厚度和材料参数相同。

一般来讲，白车身是指完成焊接、未涂装的车身，通常不包括车门、引擎盖和后备箱盖。请参见图3，图3是是根据一示例性实施例示出的一种白车身的结构示意图。

在为白车身建立车身有限元模型时，可以通过计算机辅助工程(computeraidedengineering，cae)软件建立白车身的有限元模型，例如利用hypermesh软件(一种建模软件)建立白车身的有限元模型。

其中，建立的有限元模型通常由多个有限元网格单元组成，有限元网格单元的顶点可以为车身上的硬点，每个有限元网格单元的形状和大小可用户自定义，有限元网格的形状可以为三角形、四边形等等。

例如，用户可设定有限元网格单元的形状为四边形，有限元网格单元为10毫米乘以10毫米的网格。

本步骤的实现可以为：按照白车身中每个实际车身部件建立一个车身部件，该车身部件的几何外形与该实际车身部件基本一致；为每个车身部件包括的有限元网格单元设置的属性，设置的属性包括该车身部件对应实际车身部件的厚度与材料参数，这里所讲的材料参数可以包括质量密度、弹性模量、泊松比。

在步骤202中，获取预设的用于计算连接点的动态位移的计算模型，设置该计算模型为自由边界条件，即不对车身有限元模型施加任何约束，设置该计算模型的动态激励力的激励频率范围为2赫兹至200赫兹。

其中，车身内车身部件之间可通过螺栓连接，通过螺栓相连接的两个部件中的一个部件上设置有螺栓孔，通常将该螺栓孔的中心看作这两个部件的连接点。

本实施例中，计算模型是利用模态法计算该连接点在预设动态力下的位移响应结果。车身模态频率的取值从0.1hz开始，因此避开了车身的刚体模态(六阶刚体模态的频率为0)的影响，请参见步骤203。最后取激励频率2hz的位移结果，也即动态位移，计算连接点的等效静刚度。由于2hz近似于静态，取值接近于0，即用2hz的动态位移“等效”于静态位移，所以此时利用激励频率2hz的位移结果计算出的刚度被叫做“等效静刚度”，请参见步骤204。

本步骤的实现可以为：获取车身内一连接点，获取该连接点对应的计算模型。其中，本步骤中获取的连接点可以为用户从车身内多个连接点中选中的一个连接点。

在步骤203中，根据预设的动态激励力、该车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过该连接点对应的计算模型计算车身内该连接点在动态激励力的作用下的动态位移，车身模态频率范围为0.1赫兹至400赫兹，该动态激励力的激励频率范围为2赫兹至200赫兹。

其中，动态激励力可由开发人员设定，开发人员在设定动态激励力时，可在该计算模型中设定动态激励力的振幅以及初始相位。比如，动态激励力f＝s×cos(ωt+f)，s为用户设定的动态激励力的振幅，ω为激励频率范围中的任一激励频率，t为时间，f为初始相位。

由于计算模型中输入的是动态激励力的激励频率范围，计算模型可计算出该连接点在任一激励频率的动态激励力作用下，该连接点的响应振幅和初始相位；计算出的响应振幅为该连接点在该激励频率的动态激励力作用下的动态位移。其中，这里所讲的任一激励频率是指计算模型中设置的动态激励力的激励频率范围内激励频率。

本实施例的目的在于计算车身内某一连接点的等效静刚度。需要说明的是，在车身内某一连接点被施加力、该车身的加速度为0的情况下，该连接点在该力的作用下发生的位移称为静态位移，技术人员通常将该力与静态位移的比值确定为该连接点的静刚度。在车身内某一连接点被施加力、该车身的加速度不为0的情况下，该连接点在该力的作用下发生的位移称为动态位移。

在车身未被约束的情况下，车身内部各点的相对位置不变，车身发生平移或者转动被称为车身的刚体模态，可见车身处于刚体模态时其加速度不为0。一般来讲，车身处于刚体模态时，车身被施加的力的激励频率为0hz。本实施例中，为了使利用计算模型计算出的动态位移接近连接点的静态位移，将车身模态频率范围设置为0.1赫兹至400赫兹，也即将0赫兹排除在外，达到模拟约束车身的效果，模拟车身的加速度为0。

在步骤204中，利用该动态激励力的振幅除以预定激励频率下的该连接点的动态位移，将得到商确定为该连接点的等效静刚度。

理论上，当连接点上被施加的动态激励力的激励频率为0赫兹时，该连接点在该力的作用发生的位移为静态位移。在本步骤中选择的动态激励力的激励频率越接近0时，利用计算模型计算出的该连接点在该力的作用下发生的动态位移，越接近该连接点在该力的作用下发生的静态位移。因此，这里的预定激励频率可以为2hz，接近0hz，预定激励频率的动态激励力作用下，计算模型计算出该连接点的动态位移的取值接近该连接点的静态位移。

在步骤205中，获取与该连接点相连的柔性连接元件的刚度，根据该柔性连接元件的刚度和该连接点的等效静刚度，计算该连接点对应的隔振率。

这里所讲的柔性连接元件可以为隔振器、橡胶垫、悬置等。柔性连接元件与该连接点柔性连接，减弱了车身中传递的力，整车振动和噪声也随之减小。连接点的减振效果可以通过隔振率来表示，隔振率越大，减振效果越好，从车身传递给人体的振动和噪声就越小。

具体地，可利用以下公式计算该连接点对应的隔振率v；

其中，k为该连接点的等效静刚度，kb为该柔性连接元件的刚度，柔性连接元件的刚度为柔性连接元件的材料参数。

在步骤206中，在该连接点对应的隔振率高于第一数值时，判定该连接点处的隔震效果合格。

可选的，该第一数值为0.83，在该连接点对应的隔振率高于0.83时，判定所述连接点处的隔震效果合格。

系统开发人员还可设定第二数值，第二数值高于第一数值，当该连接点对应的隔振率高于第二数值时，判定该连接点处的隔震效果好。例如，该第二数值可以数值为0.9。

综上所述，本公开实施例中提供的确定车身连接点的静刚度的方法，通过建立白车身对应的车身有限元模型；获取预设的用于计算一连接点的动态位移的计算模型，设置该计算模型中的边界条件为自由边界条件，即不施加任何约束，在计算模型中设置动态激励力的激励频率范围为2赫兹至200赫兹；根据该动态激励力、该车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过该计算模型计算车身内一连接点在激励频率范围内多个激励频率下的动态位移，该车身模态频率范围为0.1至400赫兹；根据该动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算该连接点的等效静刚度。由于车身模态频率的取值从0.1hz开始，因此避开了车身的刚体模态(六阶刚体模态的频率为0)的影响，达到模拟约束车身的效果，而且当预定激励频率越接近0时，计算模型计算出的该连接点在预定激励频率下的动态位移越接近连接点的静态位移，因此利用该动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算该连接点的动态刚度可以确定为该点的等效静刚度；解决了目前加载静态力计算出的静刚度不能够作为稳定可靠评价车身性能的指标的技术问题，使计算出的等效静刚度能够作为评价车身性能的指标的效果。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

图4是根据一示例性实施例示出的一种确定车身连接点的静刚度的装置的框图，该确定车身连接点的静刚度的装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的部分或者全部。该确定车身连接点的静刚度的装置可以包括：建立模块401、第一获取模块402、第一计算模块403、第二计算模块404和第三计算模块405。

建立模块401，用于建立白车身对应的车身有限元模型，该车身有限元模型包括多个车身部件，该多个车身部件中的每个车身部件对应白车身中的一个实际车身部件，每个车身部件的厚度与材料参数分别与该每个车身部件对应的实际车身部件的厚度和材料参数相同；

第一获取模块402，用于获取预设的用于计算连接点动态位移的计算模型，设置该计算模型的边界条件为自由边界条件，不施加任何约束，设置该计算模型的动态激励力的激励频率范围为2赫兹至200赫兹；

第二计算模块404，用于根据预设的动态激励力、该车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过该计算模型计算车身内一连接点在该激励频率范围内多个激励频率下的动态位移，设定利用模态法计算动态位移的该车身模态频率范围为0.1赫兹至400赫兹；

第三计算模块405，用于根据动态激励力和第二计算模块404计算出的预定激励频率下的动态位移，计算所述连接点的等效静刚度。

可选的，预定激励频率为2赫兹。

可选的，该确定车身连接点的静刚度的装置还包括：第二获取模块和第四计算模块。

第二获取模块，用于获取与该连接点相连的柔性连接元件的刚度；

第四计算模块，用于根据第二获取模块获取到的柔性连接元件的刚度和第三计算模块405计算出的连接点的等效静刚度，计算该连接点对应的隔振率。

可选的，该第四计算模块，还用于：

利用以下公式计算该连接点对应的隔振率v；

其中，k为该连接点的等效静刚度，kb为该柔性连接元件的刚度。

可选的，该确定车身连接点的静刚度的装置还包括：判定模块。

判定模块，用于在该连接点对应的隔振率高于0.83时，判定该连接点处的隔震效果合格。

综上所述，本公开实施例中提供的确定车身连接点的静刚度的装置，通过建立白车身对应的车身有限元模型；获取预设的用于计算一连接点的动态位移的计算模型，设置该计算模型中的边界条件为自由边界条件，即不施加任何约束，在计算模型中设置动态激励力的激励频率范围为2赫兹至200赫兹；根据该动态激励力、该车身有限元模型包括每个车身部件的厚度和材料参数，以及预设的车身模态频率范围，通过该计算模型计算车身内一连接点在激励频率范围内多个激励频率下的动态位移，该车身模态频率范围为0.1至400赫兹；根据该动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算该连接点的等效静刚度。由于车身模态频率的取值从0.1hz开始，因此避开了车身的刚体模态(六阶刚体模态的频率为0)的影响，达到模拟约束车身的效果，而且当预定激励频率越接近0时，计算模型计算出的该连接点在预定激励频率下的动态位移越接近连接点的静态位移，因此利用该动态激励力和预定激励频率下的动态位移，计算该连接点的动态刚度可以确定为该点的等效静刚度；解决了目前加载静态力计算出的静刚度不能够作为稳定可靠评价车身性能的指标的技术问题，使计算出的等效静刚度能够作为评价车身性能的指标的效果。

需要说明的一点是，上述实施例提供的装置在实现其确定车身连接点的等效静刚度的功能时，仅以上述各个程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据实际需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将终端的内容结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本公开还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，该非临时性计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，当该一个或一个以上的指令被终端的处理器执行时可实现图1或图2中示出的任一步骤。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。