1.本发明属于汽车
技术领域：
：，尤其涉及一种车身静态载荷的提取及处理方法。
背景技术：
：：2.在车辆结构设计初期，能正确提取结构件静态载荷，对结构件(这些结构件主要包括：车身、底盘的各部件)强度设计的指导尤为重要。随着有限元技术和计算机硬件资源的不断进步发展，静态载荷提取及结构件强度仿真分析在车辆开发中已经得到了广泛的应用。详细的技术路线是：1、运用多体动力学软件搭建悬架及整车多体动力学模型；2、依据要求静态工况计算外部载荷文件(即轮胎受力情况)；3、加载外部载荷文件，运行仿真分析，提取各运动部件接口点间的作用力；4、分析处理核对结构件接口点载荷的准确性；5、将提取载荷加入有限元分析软件分析结构件的强度设计是否满足要求。3.在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：4.技术缺陷1：对于上述技术路线的第3点，当对悬架部件进行静态载荷提取时，基于动力学软件adams/car成熟的悬架装配模型，可统一加载外部载荷文件，统一导出接口点载荷文件，快速用于强度仿真分析。然后对于车身而言，软件具备的整车装配模型，无法统一加载外部文件，并导出载荷文件。目前常用的方法是：1、先基于前悬架模型，提取车身与前悬安装点之间的载荷；2、在基于后悬架模型，提取车身与后悬安装点之间的载荷；3、最后再将两个载荷文件进行组合。该方法需要运行两个模型，进行两次仿真，方法繁杂；其次，在进行车身前后悬载荷组合的时候，仅能依靠人为手工处理，数据繁多，易出错。5.技术缺陷2：对于上述技术路线的第4点，目前通常的方法是人为挑选并处理统计各部件各接口在不同工况下的载荷值，最后再依据静态工况下，受力是否平衡(合力是否与部件的重力相近)来判断提取载荷的正确性。该数据量巨大，完全属于重复的体力劳动，且在统计中极容易出错。技术实现要素：6.本发明所要解决的技术问题是提供一种将前后悬架模型和前后悬架激励台架整合为一个整车静态载荷提取模型，仅运行一次仿真，同时输出统一的车身载荷文件，不需再次人为处理整合，简化仿真方法，大量缩短处理时间，避免过程中载荷文件整合处理的失误的车身静态载荷的提取及处理方法。7.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种车身静态载荷的提取及处理方法，包括如下步骤：8.1)搭建悬架、车身、转向的子系统多体动力学模型，该类模型在adams/car软件中集成有相应的模板，按照自身参数修改保存即可；9.2)运动adams/car软件搭建激励台；10.3)计算车身载静工况的外部激励载荷，并将计算值输入激励第2)步中建立的激励台架；11.4)车身静态载荷提取整车模型装配，基于上述第1)步和第2)步搭建的系统模型，装配成整车模型；12.5)基于第4步搭建的整车模型，转换到adams/view模块，并读入模型属性文件，在车身与大地间建立一个固定副，再运行仿真导出车身静态载荷的有限元格式文件；13.6)在载荷文件输出给强度分析之前，确认载荷文件的正确性。14.上述第2)步包括如下步骤：15.a、建立台架中的运动部件，包括固定平台、左右激励台柱、轮胎；16.b、建立各运动部件间的运动关系：1、固定平台与大地固定连接，2、左右激励台柱与运动平台为垂向滑动关系，3、激励立柱与轮胎之间建立一个垂向力函数，模拟地面压缩轮胎所产生的垂向力；17.c、激励台架建立外部激励及在模型中对应的名称：1、建立激励台柱对轮胎中心点的三个方向的力激励，方向与轮胎坐标系一致，2、建立激励台柱对轮胎接地点的三个方向的力激励，方向与轮胎坐标系一致，3、建立固定平台对激励台柱的垂向位移激励；18.d、建立激励样条，并与第c)步中的外部激励相关联：建立左右轮胎中心点的x、z受力样条；左右轮胎接地点x、y受力样条，共计8个，并与第c)步的激励进行关联；19.e、建立激励台架与悬架的装配通讯器。20.第2)步第b)部中，垂向力函数编写原则是依据台柱垂向位移运动量与轮胎垂向刚度来实施，同时监测台柱下跳时，是否已经与轮胎脱离接触，如果脱离接触，则垂向力为零，模拟地面与轮胎之间的关系。21.第2)步第e)部中，建立装配通讯器如下：1、两个定点位置通讯器，用于定位轮心点和轮胎接地点；2、两个安装通讯器，一个为轮辋与悬架轮毂轴承之间的安装通讯器，另一个为制动卡钳与悬架转向节之间的安装通讯器，则激励台架建立完成。22.第6)步中，运用matlab中的m文件编写了相应的载荷文件处理程序，将nastran格式载荷文件在excel中打开，列数据按空格进行分列，另存为excel文件一，运行处理程序，读入刚保存的excel文件一，待运行完成，则在excel文件一中自动生成两个数据检查表格，第一表格为按相同节点在不同工况下依次排序的整理表格，第二表格为按相同工况的节点依次排序的整理表格；按照各工况下车身各方向受力平衡的特征，各节点三方向力之和车身自重相匹配，则判断载荷文件无误；最终输出给有限元进行强度分析。23.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，将前后悬架模型和前后悬架激励台架整合为一个整车静态载荷提取模型，仅运行一次仿真，同时输出统一的车身载荷文件，不需再次人为处理整合，简化仿真方法，大量缩短处理时间，避免过程中载荷文件整合处理的失误附图说明24.图1为本发明实施例中提供的车身静态载荷的提取及处理方法的技术路线图；25.图2为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的系统模型搭建原理图；26.图3为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的激励台架部件及运动关系图；27.图4为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的激励台架外部激励加载途径图；28.图5为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的样条与激励关联图；29.图6为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的整车参数及车身载荷工况图；30.图7为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的外部激励计算并输入模型图；31.图8为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的特殊仿真设置图；32.图9为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的载荷文件输出设置图；33.图10为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的nastran格式载荷文件图；34.图11为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的载荷文件处理程序图；35.图12为图1的车身静态载荷的提取及处理方法的载荷文件程序处理结果图；36.上述图中的标记均为：1、固定平台，2、左右激励台柱，3、轮胎，4、固态平台与大地之间的固定副，5、激励台柱与固定平台之间的滑动副，6、轮胎与激励台柱之间的力函数，7、激励台柱对轮胎中心的三方向的力激励，8、激励台柱对轮胎接地点的三方向的力激励，9、固定平台对激励台柱的垂向位移激励。具体实施方式37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。38.参见图1‑12，为解决上诉技术缺陷1中所提到的方法繁杂，需两次仿真问题，以及车身前后悬载荷文件人为整合时数据繁多，费时费力，易出错等问题。本方法在adams/car中搭建整车静态载荷提取仿真台架，将两次仿真融合为一次整车仿真，从而将车身载荷文件一次性导出，不需再次整合，简化仿真方法，大量缩短处理时间，避免过程中载荷文件整合处理的失误。39.为解决上述技术缺陷2中所提到的载荷文件统计中工作量大，易出错问题。本方法针对输出载荷文件格式，编制相应的自动处理程序，将载荷文件处理为按不同工况下各接口点载荷依次排序的结果，便于数据审核效验，大量缩短处理时间，避免过程中载荷文件整合处理的失误。40.本方法的技术路线详见图1，其中搭建的激励台架和编制的载荷文件处理程序为技术核心，其余为目前常规或通用的技术手段，以下将根据技术路线的步骤进行详细阐述。41.1、搭建悬架、车身、转向等，子系统多体动力学模型(见图2)，该类模型在adams/car软件中集成有相应的模板，只需按照自身参数修改保存即可，建模方法成熟；42.2、运动adams/car软件搭建激励台架(本技术方法核心一)，以前悬架激励台架进行详细说明：43.a、第一步建立台架中的运动部件(见图3)：1、固定平台(在模型中进行了隐藏)，2、左右激励台柱，3、轮胎；44.b、第二步建立各运动部件间的运动关系(见图3)：1、固定平台与大地固定连接，2、左右激励台柱与运动平台为垂向滑动关系，3、激励立柱与轮胎之间建立一个垂向力函数，模拟地面压缩轮胎所产生的垂向力。力函数编写原则是依据台柱垂向位移运动量与轮胎垂向刚度来实时，同时监测台柱下跳时，是否已经与轮胎脱离接触，如果脱离接触，则垂向力为零，该方法合理模拟了地面与轮胎之间的关系；45.c、第三步激励台架建立外部激励及在模型中对应的名称(见图4)：1、建立激励台柱对轮胎中心点的三个方向的力激励，方向与轮胎坐标系一致，2、建立激励台柱对轮胎接地点的三个方向的力激励，方向与轮胎坐标系一致，3、建立固定平台对激励台柱的垂向位移激励；46.d、第四步建立激励样条，并与第三步中的外部激励向关联：建立左右轮胎中心点的x、z受力样条，左右轮胎接地点x、y受力样条，共计8个，并与第三步的激励进行关联，如图5所示，以右轮接地点x向为例进行说明；47.e、第五步建立激励台架与悬架的装配通讯器，为了便于激励台架与其他车型悬架模型的兼容性，以及与悬架模型正确装配，建立装配通讯器如下：1、两个定点位置通讯器，用于定位轮心点和轮胎接地点；2、两个安装通讯器，一个为轮辋与悬架轮毂轴承之间的安装通讯器，另一个为制动卡钳与悬架转向节之间的安装通讯器，则激励台架建立完成。48.后悬架激励台架建立与前悬一致，不再阐述。49.3、计算车身载静工况的外部激励载荷，并将计算值输入激励第2步中建立的激励台架。图6为整车相关参数及车身提载工况，然后利用excel的计算功能，依据力学公式计算各工况下轮胎所受外部力载荷，再对应编辑到第2步d小节中建立的样条中(见图7所示)。50.4、车身静态载荷提取整车模型装配，基于上述第1步和第2步搭建的系统模型，装配成整车模型。adams/car中基于建立子系统装配整车模型技术成熟便捷，不再详细描述。51.5、基于第4步搭建的整车模型，转换到adams/view模块，并读入模型属性文件，在车身与大地间建立一个固定副，再运行仿真导出车身静态载荷的有限元格式文件，详细如下：52.a、为了将多个工况一次性导出，且确保每个工况为静态载荷工况，仿真运行需按以下特殊步骤进行：打开仿真设置窗口，endtime设置为：第3步编辑后样条的终点数；steps设置为：endtime值减1；sim.type设置为：static；然后点击仿真开始(见图8所示)，等待仿真运行完成；53.b、打开文件输出窗口，进行以下设置(见图9)，filetype设置为：fealoads；format设置为：nastran(可根据后期强度分析对应软件进行选择)；filename根据自己定义对输出载荷文件进行命名，示例中设置为：body_static_load；analysis设置为：last_run，即指向刚刚运行完的仿真工况；由于车身采用的刚体模型，勾选loadsonarigidbody项；rigidbodyfeaoriginmarker选择为：基于整车零点建立的在车身刚体上的marker点；然后点击addloadpointstonodestable，则在窗口下表中显示出车身接口点的坐标，依据有限元节点的要求依次输入节点编号，最后点击ok,则导出相应的车身nastran格式静态载荷文件(文件为：body_static_load.bdf)，文件格式见图10。54.6、在载荷文件输出给强度分析之前，还需确认载荷文件的正确性，针对人为手动处理核对的费时，繁杂性。本方法运用matlab中的m文件编写了相应的载荷文件处理程序(程序名为：read_fe_load_file.m，见图11)，将nastran格式载荷文件(body_static_load.bdf)在excel中打开，列数据按空格进行分列，另存为excel格式(body_static_load.xlsx)，运行处理程序，读入刚保存的excel文件，待运行完成，则在excel文件中自动生成两个数据检查表格(见图12)，for_id表格为按相同节点在不同工况下依次排序的整理表格，for_step表格为按相同工况的节点依次排序的整理表格。按照各工况下车身各方向受力平衡的特征，各节点三方向力之和车身自重相匹配，则可判断载荷文件无误。最终输出给有限元进行强度分析。55.采用上述的方案后，其一，在传统的车身静态载荷提取技术中、通常需要进行以下复杂操作：1、先基于前悬架模型，提取车身与前悬安装点之间的载荷；2、在基于后悬架模型，提取车身与后悬安装点之间的载荷；3、最后再将两个载荷文件进行组合。传统方法需要运行两个模型，进行两次仿真，方法繁杂；其次，在进行车身前后悬载荷组合的时候，仅能依靠人为手工处理，数据繁多，易出错。本方法通过建立前后悬架激励台架，将前后悬架模型和前后悬架激励台架整合为一个整车静态载荷提取模型，仅运行一次仿真，同时输出统一的车身载荷文件，不需再次人为处理整合，简化仿真方法，大量缩短处理时间，避免过程中载荷文件整合处理的失误。56.其二，传统的载荷文件编辑检验方法是人为挑选并处理统计各部件各接口在不同工况下的载荷值，最后再依据静态工况下，受力是否平衡(合力是否与部件的重力相近)来判断提取载荷的正确性。该数据量巨大，完全属于重复的体力劳动，且在统计中极容易出错。本方法针对输出载荷文件格式，编制相应的自动处理程序，将载荷文件处理为按不同工况下各接口点载荷依次排序的结果，便于数据审核效验，大量缩短处理时间，避免过程中载荷文件整合处理的失误。57.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12