[發明專利]一種鎖止機構的剛柔體混合建模方法

有效

• 申請號: 201410076328.1
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN104899342B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 鄧雄志;陳炳圣;楊蔓
• 申請（專利權）人: 廣州汽車集團股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅;熊賢卿

1.一種鎖止機構的剛柔體混合建模方法，其特征在于，包括步驟：

根據鎖止機構的3D模型，分離出簡化的鎖止機構的幾何模型，所述幾何模型至少包含鎖芯；

將所述分離出來的幾何模型建立有限元網格模型，賦予有限元網格模型材料及屬性，其中至少一部份賦予剛性屬性，至少另一部份賦予柔性屬性；

確定所述有限元網格模型中的鎖芯的第一旋轉軸線和第二旋轉軸線，并調整所述鎖芯的位置，使其處于未鎖止狀態；

建立所述鎖止機構的各部件的運動學連接單元和彈性元件，賦予屬性和彈簧剛度，并調整預緊載荷值；

定義測試工況，并校核鎖止機構的鎖止行為，獲得所述鎖止機構的最終剛柔體混合模型；

其中，所述建立所述鎖止機構的各部件的運動學連接單元和彈性元件，賦予屬性和彈簧剛度，并調整預緊載荷值的步驟包括：

所述運動學連接單元包含連接主鎖芯的第一旋轉副、連接副鎖芯的第二旋轉副、主鎖芯的扭轉彈簧/拉壓彈簧和副鎖芯的拉壓彈簧/扭轉彈簧；

將第一旋轉副的主節點和第二旋轉副的主節點綁定于鎖殼體上，將第一旋轉副的副節點和第二旋轉副的副節點分別與主鎖芯、副鎖芯旋轉中心點連接，其中，所述第一旋轉副的主節點和副節點形成第一旋轉軸線，所述第二旋轉副的主節點和副節點形成第二旋轉軸線；

將所述主鎖芯的扭轉彈簧與第一旋轉副共節點，或者將所述主鎖芯的拉壓彈簧的主節點與鎖殼體相連，其副節點連接于主鎖芯的其他位置；

將所述副鎖芯的拉壓彈簧的主節點與鎖殼體連接，其副節點連接副鎖芯的其他位置，或者將所述副鎖芯的扭轉彈簧與第二旋轉副共節點；

依據彈簧的設計剛度定義扭轉彈簧的扭轉剛度和拉壓彈簧的線剛度，調整預緊剛度值。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據鎖止機構的3D模型，分離出簡化的鎖止機構的幾何模型的步驟包括：

將所述鎖止機構的3D模型導入有限元前處理軟件，在所述有限元前處理軟件中至少分離出鎖扣、鎖芯、緩沖塊以及鎖殼體幾何模型，其中，所述鎖芯包含主鎖芯與副鎖芯，所述鎖殼體幾何模型包含：鎖止機構與其他部件的接口位置、限制鎖芯轉動邊界的阻止塊、牽引鎖扣運動方向的導向部分，以及限定緩沖塊的邊界。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述分離出來的幾何模型建立成有限元網格模型，賦予材料及屬性的步驟包括：

將所述鎖扣、主鎖芯、副鎖芯及緩沖塊劃分為實體單元，為所述鎖扣、主鎖芯、副鎖芯賦予實體模型屬性，為緩沖塊賦予超彈性屬性；

將所述鎖殼體劃分為殼單元，賦予剛體屬性。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述有限元網格模型中的鎖芯的第一旋轉軸線和第二旋轉軸線，并調整所述鎖芯的位置，使其處于未鎖止狀態的步驟進一步包括：

在非線性有限元分析軟件中，定義所述鎖止機構各部件的接觸關系以及接觸摩擦系數，所述接觸關系包括接觸對接觸和通用接觸。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述定義測試工況，校核鎖止機構的鎖止行為，獲得所述鎖止機構的最終剛柔體混合模型的步驟包括：

以閉鎖位置鎖扣的運動方向的切向為X軸方向，安裝端面法向為Z軸方向建立局部坐標系，約束鎖扣的六個自由度；

在鎖殼體剛體參考點附加初始質量，將所述鎖止機構除鎖扣外的所有單元沿X軸方向平移第一距離，僅釋放所述鎖止機構除鎖扣外的所有單元的X軸方向平動自由度，使其以一預定的初速度向鎖扣運動，并提交有限元求解器計算；

根據所述有限元求解器的計算結果，檢查鎖止機構是否正常鎖死，如鎖止機構未正常鎖死，則回至建立有限元網格模型的步驟，調整各部件的位置關系、緩沖塊位置和剛度、彈性元件的剛度和預緊力，直至鎖止機構能夠正常鎖死。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始質量為10-30Kg，所述第一距離為80-120mm，所述初速度為1.5m/s。