一种提升横向稳定杆盖板强度耐久仿真精度的方法与流程

1.本发明属于悬架系统耐久仿真技术领域，具体涉及一种提升横向稳定杆盖板强度耐久仿真精度的方法。


背景技术：

2.各类悬架系统中横向稳定杆盖板一般有两种布置方式：1、立式布置；2、平铺式布置。
3.其中横向稳定杆盖板立式布置方式如图1所示，平铺式布置方式如图2所示。横向稳定杆盖板受力状态解释如下：当左(右)侧车轮发生上跳，右(左)侧车轮发生下跳时，即车轮反跳工况，发生上跳一侧的车轮会带动同侧的稳定杆端头向上移动，发生下跳一侧的车轮会带动同侧的稳定杆端头向下移动，此时稳定杆处于扭转状态，发生扭转的稳定杆通过橡胶衬套将载荷传递给稳定杆盖板的不同区域。左侧车轮上跳同时右侧车轮下跳对于稳定杆盖板是一个载荷工况，简称case1，左侧车轮下跳同时右侧车轮上跳对于稳定杆盖板是另外一个载荷工况，简称case2。两个载荷工况循环，将载荷工况应力计算结果导入femfat软件，输入循环次数，计算稳定杆盖板耐久损伤。
4.目前，在进行稳定杆盖板强度耐久分析时，划分盖板网格模型，赋予材料非线性属性，约束盖板与副车架螺栓固定点1-6自由度，在盖板橡胶衬套中心点施加多体动力学分解得到的载荷，载荷通过均布载荷单元rbe3施加到稳定杆盖板上。如图3所示。
5.目前的稳定杆盖板强度耐久计算方法存在以下三个问题：1、并没有区分立式布置还是平铺式布置的稳定杆盖板，统一的将载荷均布施加在橡胶衬套与盖板的接触区域，即加载的位置存在问题；2、应力计算结果导入femfat软件进行损伤计算时，导入的case1和case2的应力结果存在问题；3、约束两个螺栓固定点1-6自由度，限制了两个约束点之间的相对位移，约束方式存在问题。以上三个问题均会影响稳定杆盖板强度耐久计算精度。
6.综上所示，目前计算这两种布置方式的横向稳定杆盖板强度耐久性能时，由于建模方法、加载方式的不合理导致横向稳定杆盖板不能反应其工作状态下真实的应力和应变，从而影响结构强度耐久性能开发。


技术实现要素：

7.为了克服上述问题，本发明提供一种提升横向稳定杆盖板强度耐久仿真精度的方法，是一种正确合理的建模、约束、加载及耐久损伤计算方法，同时解决了目前稳定杆盖板强度耐久计算存在的问题，保证盖板强度耐久性能开发。
8.一种提升横向稳定杆盖板强度耐久仿真精度的方法，包括如下内容：
9.第一步,采用多体动力学软件adams_car建立悬架系统多体动力学模型，在两侧轮心处分别施加反向轮跳位移；计算横向稳定杆扭转时，横向稳定杆盖板上橡胶衬套处的均布载荷；
10.第二步,在hypermesh软件中导入横向稳定杆盖板、固定螺栓及副车架的几何模
型，并进行网格划分，再对横向稳定杆盖板、固定螺栓及副车架赋予非线性材料属性；
11.第三步,建立固定螺栓与横向稳定杆盖板之间的接触关系，建立固定螺栓与副车架之间的绑定接触关系，建立横向稳定杆盖板与副车架之间的接触关系；
12.第四步,约束副车架与车身连接点1-6自由度，并施加螺栓预紧力；
13.第五步,如果所分析的横向稳定杆盖板为立式盖板，当稳定杆端头上跳时，将第一步获取的对应均布载荷施加在横向稳定杆盖板的上半部分，当稳定杆端头下跳时，将第一步获取的对应均布载荷施加在横向稳定杆盖板的下半部分；
14.将上跳和下跳两个工况的计算文件分别导入abaqus软件进行应力结果的计算，然后将得到的上跳和下跳两个工况的横向稳定杆盖板应力计算结果分别作为应力循环的上限和下限导入femfat疲劳分析软件中；
15.如果所分析的横向稳定杆盖板为平铺式盖板，当稳定杆端头上跳时，将第一步获取的对应均布载荷施加在横向稳定杆盖板的上半部分；
16.将上跳工况的计算文件导入abaqus软件进行应力结果的计算，然后将得到的上跳工况的横向稳定杆盖板应力计算结果作为应力循环的上限导入femfat疲劳分析软件中，并在femfat疲劳分析软件中将应力循环的下限设为零；
17.第六步,在femfat疲劳分析软件中输入循环次数，计算横向稳定杆盖板疲劳损伤，编写计算分析报告。
18.所述第一步中如果悬架系统多体动力学模型中的横向稳定杆盖板为立式盖板，则分别计算稳定杆端头上跳时橡胶衬套上半部分的均布载荷以及稳定杆端头下跳时橡胶衬套下半部分的均布载荷。
19.所述第一步中如果悬架系统多体动力学模型中的横向稳定杆盖板为平铺式盖板，则计算稳定杆端头上跳时橡胶衬套上半部分的均布载荷。
20.所述步骤五中上跳和下跳两个工况的计算文件以及是指从hypermesh软件中导出来的能够供abaqus软件计算应力结果的数据文件，文件中包含横向稳定杆盖板、固定螺栓、副车架几何模型的网格信息、属性信息及加载信息。
21.所述步骤五中上跳工况的计算文件以及是指从hypermesh软件中导出来的能够供abaqus软件计算应力结果的数据文件，文件中包含横向稳定杆盖板、固定螺栓、副车架几何模型的网格信息、属性信息及加载的均布载荷和螺栓预紧力信息。
22.本发明的有益效果：
23.本方法能够更准确的计算出两种布置方式下，横向稳定杆盖板的应力、应变及损伤，正确指导各类横向稳定杆盖板设计，使其强度耐久性能一次性达标。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明立式稳定杆盖板载荷传递示意图。
26.图2为本发明立式稳定杆盖板载荷传递局部细节图。
27.图3为本发明平铺式稳定杆盖板载荷传递示意图。
28.图4为本发明平铺式稳定杆盖板载荷传递局部细节图。
29.图5为本发明平铺式布杆盖板强度计算约束加载示意图。
30.图6为本发明立式稳定杆盖板强度计算约束加载示意图1。
31.图7为本发明立式稳定杆盖板强度计算约束加载示意图2。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
33.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
36.实施例1
37.一种提升横向稳定杆盖板强度耐久仿真精度的方法，包括如下内容：
38.第一步,采用多体动力学软件adams_car,建立悬架系统多体动力学模型，在两侧轮心处分别施加反向轮跳位移，左侧轮心上跳时，会带动同侧横向稳定杆端头向上移动，右侧轮心下跳时，会带动同侧横向稳定杆端头向下移动，即横向稳定杆发生扭转时，载荷会通过衬套将载荷传递给横向稳定杆盖板；计算横向稳定杆扭转时，横向稳定杆盖板上橡胶衬套处的均布载荷；
39.图1为立式布置稳定杆盖板稳定杆端头上下跳时，载荷传递路径示意图，局部细节见图2，图3为平铺式布置稳定杆盖板稳定杆端头上下跳时，载荷传递路径示意图，局部细节见图4，从立式布置盖板局部细节图2看出，当稳定杆端头1向上移动时，载荷会通过上半部分衬套，均布传递给横向稳定杆盖板的上半部分，而不是衬套与横向稳定杆盖板的整体接触区域，同理，当稳定杆端头1向下移动时，载荷会通过下半部分衬套，均布传递给横向稳定杆盖板的下半部分，而不是衬套与横向稳定杆盖板的整体接触区域。从平铺式布置盖板局部细节图4看出，当稳定杆端头1向上移动时，载荷会通过上半部分衬套，均布传递给横向稳
定杆盖板的上半部分，而不是衬套与横向稳定杆盖板的整体接触区域，当稳定杆端头1向下移动时，载荷会通过下半部分衬套，均布传递给副车架，对横向稳定杆盖板的作用载荷为零。
40.第二步,在hypermesh软件中导入横向稳定杆盖板、固定螺栓及副车架的几何模型，并进行网格划分，再对横向稳定杆盖板、固定螺栓及副车架赋予非线性材料属性；
41.第三步,建立固定螺栓与横向稳定杆盖板之间的接触关系，建立固定螺栓与副车架之间的绑定接触关系，建立横向稳定杆盖板与副车架之间的接触关系；
42.第四步,约束副车架与车身连接点1-6自由度，如图4、5、6、7所示，并施加螺栓预紧力；
43.第五步,如果所分析的横向稳定杆盖板为立式盖板，当稳定杆端头上跳时，将第一步获取的对应均布载荷施加在横向稳定杆盖板的上半部分，当稳定杆端头下跳时，将第一步获取的对应均布载荷施加在横向稳定杆盖板的下半部分；
44.将上跳和下跳两个工况的计算文件分别导入abaqus软件进行应力结果的计算，然后将得到的上跳和下跳两个工况的横向稳定杆盖板应力计算结果分别作为应力循环的上限和下限导入femfat疲劳分析软件中；
45.如果所分析的横向稳定杆盖板为平铺式盖板，当稳定杆端头上跳时，将第一步获取的对应均布载荷施加在横向稳定杆盖板的上半部分；
46.将上跳工况的计算文件导入abaqus软件进行应力结果的计算，然后将得到的上跳工况的横向稳定杆盖板应力计算结果作为应力循环的上限导入femfat疲劳分析软件中，并在femfat疲劳分析软件中将应力循环的下限设为零；
47.因为当稳定杆端头下跳时，载荷并没有作用在盖板上，而是作用在副车架上。如图4、5、6、7所示；
48.第六步,在femfat疲劳分析软件中输入循环次数，计算横向稳定杆盖板疲劳损伤，编写计算分析报告。
49.所述第一步中如果悬架系统多体动力学模型中的横向稳定杆盖板为立式盖板，则分别计算稳定杆端头上跳时橡胶衬套上半部分的均布载荷以及稳定杆端头下跳时橡胶衬套下半部分的均布载荷。
50.所述第一步中如果悬架系统多体动力学模型中的横向稳定杆盖板为平铺式盖板，则计算稳定杆端头上跳时橡胶衬套上半部分的均布载荷。
51.所述步骤五中上跳和下跳两个工况的计算文件以及是指从hypermesh软件中导出来的能够供abaqus软件计算应力结果的数据文件，文件中包含横向稳定杆盖板、固定螺栓、副车架几何模型的网格信息、属性信息及加载信息。
52.所述步骤五中上跳工况的计算文件以及是指从hypermesh软件中导出来的能够供abaqus软件计算应力结果的数据文件，文件中包含横向稳定杆盖板、固定螺栓、副车架几何模型的网格信息、属性信息及加载的均布载荷和螺栓预紧力信息。
53.实施例2
54.一种提升横向稳定杆盖板强度耐久仿真精度的方法，包括如下内容：
55.进行横向稳定杆盖板强度耐久计算时，首先需要建立悬架系统多体动力学模型，在两侧轮心处施加反向位移，即反向轮跳工况，计算得到横向稳定杆扭转时，横向稳定杆盖
板橡胶衬套处的载荷；其次，对横向稳定杆盖板、固定螺栓、副车架进行网格划分，并赋予材料非线性属性，同时建立固定螺栓与横向稳定杆盖板之间接触关系、固定螺栓与副车架之间绑定接触关系、横向稳定杆盖板与副车架之间的接触关系；再次，约束副车架与车身连接点1-6自由度，并施加螺栓预紧力；再次，区分立式盖板和平铺式盖板，如果是立式布置的横向稳定杆盖板，均布载荷分别施加在盖板的上半部分和下半部分，如果是平铺式布置的横向稳定杆盖板，均布载荷只施加在横向稳定杆盖板的上半部分；再次，提交计算文件；最后，计算横向稳定杆盖板耐久损伤时，也需要考虑横向稳定杆盖板的布置方式，如果是立式布置的横向稳定杆盖板，基于femfat软件，分别导入均布载荷作用在横向稳定杆盖板上半部分和下半部分的应力结果，分别作为应力循环的上限和下限，输入循环次数，计算横向稳定杆盖板损伤，如果是平铺式布置的横向稳定杆盖板，只导入均布载荷作用在横向稳定杆盖板上半部分的应力结果作为上限，下限应力为零，输入循环次数，计算横向稳定杆盖板损伤，编写横向稳定杆盖板强度耐久计算分析报告。
56.本方法针对不同布置方式的稳定杆盖板，施加均布载荷的位置不同。立式布置盖板，稳定杆端头上下跳时，均布载荷分别施加在盖板的上半部分和下半部分，而不是衬套与盖板的全部接触区域，平铺式布置盖板，均布载荷只施加在盖板的上半部分，而不是衬套与盖板的全部接触区域。
57.在进行耐久损伤计算时，同样需要区分盖板的布置方式。立式布置盖板，将均布载荷分别作用在盖板上半部分和下半部分的应力结果导入femfat软件中，作为应力循环的上下限，输入循环次数计算损伤；平铺式布置盖板，只导入均布载荷作用在盖板上半部分的应力结果，作为应力循环的上限，下限为零，输入循环次数，计算损伤。
58.计算盖板强度耐久损伤时，考虑螺栓预紧力。
59.计算盖板强度耐久损伤时，约束副车架与车身连接点1-6自由度，释放了盖板固定螺栓处的变形。
60.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
61.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
62.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。