一种基于cae在碰撞模型中建立万向节连接关系的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机辅助工程(CAE)技术领域，具体涉及一种基于CAE在碰撞模型中建立万向节连接关系的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，车辆碰撞安全性的实车试验一直是考核车辆被动安全性的权威手段。在导向系统的引导下，车辆撞向固定壁。整个碰撞过程由高速摄像设备记录下来以便慢速回放以实现再现，由电测量系统将布置在车内的传感器采集的数据进行整理，将整理得到的结果与标准数据进行对比，以考核被试车辆的碰撞性能。实际中，碰撞物理试验周期长、费用高，采集数据存在局限性。随着数值仿真技术的发展，通过仿真手段在设计阶段把握车辆的被动安全性能已成为改善车辆被动安全性的重要方法。
[0003]转向系统是整车的重要组成部分，由转向盘、节叉、转向轴、上下万向节、转向传动轴所组成。在整车碰撞模型的建模过程中，整车碰撞模型的性能直接影响模拟试验的计算结果，其中万向节自身的连接关系尤为重要，这种连接关系决定了模拟试验的计算结果是否收敛，如果不收敛则计算过程出错无法继续计算，需要进行模型调试，影响计算速度，给工程师带来了很大的不便，同时增加了项目开发时间。
【发明内容】
[0004]本发明解决现有建立万向节连接关系的方法会造成计算过程出错的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案:
一种基于CAE在碰撞模型中建立万向节连接关系的方法，包括:
步骤101:建立有限元网格模型，使有限元网格模型中包括第一节叉和第二节叉，第一节叉上设置有相对的两个第一安装孔，第二节叉上设置有相对的两个第二安装孔；
步骤102:在第一节叉和第二节叉上分别建立第一对顶锥体和第二对顶锥体，使第一对顶锥体的两个锥体的底面分别固定在两个第一安装孔内，第二对顶锥体的两个锥体的底面分别固定在两个第二安装孔内；
步骤103:建立一个梁单元，梁单元是一条线段，这条线段的两个端点分别为第一对顶锥体和第二对顶锥体的顶点；
步骤104:将梁单元的材料设定为钢材。
[0006]在优选的方案中，两个第一安装孔内和两个第二安装孔中的每个安装孔均是由沿着圆周分布的节点组成，每个安装孔的节点均限定了一个多边形，作为固定在该安装孔中的锥体的底面。
[0007]本发明在构成万向节的两个节叉上分别设置对顶锥体，并且利用梁单元将两个对顶锥体连接在一起，这样不直接在属于不同节叉的节点之间建立连接关系，而是借助于对顶锥体和梁单元建立连接关系，使得节叉的节点改变后仍能保持节叉和对顶锥体之间，以及对顶锥体和梁单元之间的连接关系。现有技术直接在属于不同节叉的节点之间建立连接关系，这种连接关系会在节叉发生变化时被破坏，造成连接关系不稳定的问题，导致模拟试验的计算过程出错、计算结果不收敛，本发明利用对顶锥体和梁单元在对应的两个节叉之间建立了稳固的连接关系，解决了现有建立万向节连接关系的方法会造成计算过程出错的问题，节约项目开发时间，提高工作效率。
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]图1为本发明实施例中节叉和对顶锥体的示意图；
图2为本发明实施例中的方法流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0011]参见图1和图2描述本发明的实施例，借助于前处理软件ANSA来完成，包括: 步骤101:建立有限元网格模型，使有限元网格模型中包括第一节叉和第二节叉，第一节叉上设置有相对的两个第一安装孔，第二节叉上设置有相对的两个第二安装孔；
步骤102:在第一节叉和第二节叉上分别建立第一对顶锥体和第二对顶锥体，使第一对顶锥体的两个锥体的底面分别固定在两个第一安装孔内，第二对顶锥体的两个锥体的底面分别固定在两个第二安装孔内；
其中，图1中的附图标记I表示节叉，附图标记2表示与节叉对应的对顶锥体；
优选的，两个第一安装孔内和两个第二安装孔中的每个安装孔均是由沿着圆周分布的节点组成，每个安装孔的节点均限定了一个多边形，作为固定在该安装孔中的锥体的底面。对顶锥体是指两个共轴且共用一个顶点的锥体，这个顶点为对顶锥体的顶点，每个对顶椎体都包括多条线段，每条线段的两个端点均分别属于同一节叉的两个安装孔的节点；安装孔的节点是指这些节点围成一圈，形成了安装孔。
[0012]步骤103:建立一个梁单元，梁单元是一条线段，这条线段的两个端点分别为第一对顶锥体和第二对顶锥体的顶点；
这种连接关系中，虽然对顶锥体的形状可能发生改变，但是对顶锥体的顶点在整车坐标系下的坐标可以是始终不变的，因此，这种连接关系更加稳定。
[0013]步骤104:将梁单元的材料设定为钢材。
[0014]其中，钢材简称为钢，是含碳量在0.0218%至2.11%之间的铁碳合金。为了保证钢的韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢所含有的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。
[0015]其中，例如LS-DYNA 定义了 MAT196 MAT_GENERAL_SPRING_DISCRETE_BEAM，是一种钢材，可以将这个材料赋给梁单元。例如，材料为GBT 5213-2008定义的DC01。
[0016]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种基于CAE在碰撞模型中建立万向节连接关系的方法，其特征在于，包括: 步骤101:建立有限元网格模型，使有限元网格模型中包括第一节叉和第二节叉，第一节叉上设置有相对的两个第一安装孔，第二节叉上设置有相对的两个第二安装孔； 步骤102:在第一节叉和第二节叉上分别建立第一对顶锥体和第二对顶锥体，使第一对顶锥体的两个锥体的底面分别固定在两个第一安装孔内，第二对顶锥体的两个锥体的底面分别固定在两个第二安装孔内； 步骤103:建立一个梁单元，梁单元是一条线段，这条线段的两个端点分别为第一对顶锥体和第二对顶锥体的顶点； 步骤104:将梁单元的材料设定为钢材。
2.根据权利要求1所述基于CAE在碰撞模型中建立万向节连接关系的方法，其特征在于，两个第一安装孔中和两个第二安装孔中的每个安装孔均是由沿着圆周分布的节点组成，每个安装孔的节点均限定了一个多边形，作为固定在该安装孔中的锥体的底面。
【专利摘要】本发明涉及计算机辅助工程（CAE）技术领域，提供了一种基于CAE在碰撞模型中建立万向节连接关系的方法，本发明在构成万向节的两个节叉上分别设置对顶锥体，并且利用梁单元将两个对顶锥体连接在一起，这样不直接在属于不同节叉的节点之间建立连接关系，而是借助于对顶锥体和梁单元建立连接关系，使得节叉的节点改变后仍能保持节叉和对顶锥体之间，以及对顶锥体和梁单元之间的连接关系，解决了现有建立万向节连接关系的方法会造成计算过程出错的问题，节约项目开发时间，提高工作效率。
【IPC分类】G06F17-50, F16D3-16
【公开号】CN104636533
【申请号】CN201410742009
【发明人】王志涛, 乔鑫, 孔繁华
【申请人】华晨汽车集团控股有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月9日