[發明專利]一種非線性剛度鋼板彈簧剛柔耦合模擬方法

有效

• 申請號: 201710169480.8
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106951639B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 鄭玲;蘇錦濤;李以農;詹振飛
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 重慶棱鏡智慧知識產權代理事務所(普通合伙) 50222
• 代理人: 周維鋒

本發明公開了一種非線性剛度鋼板彈簧剛柔耦合MNF模擬方法，該方法以車架系統中的板簧作為柔性體，在板簧裝配狀態下通過空載、半載、滿載和超載四種模式并采用多種不同的約束方式試驗板簧的非線性特性，以獲得不同模式下與測試結果吻合度較高的板簧變剛度特性曲線，從而更充分及真實反映出了柔性體的物理特征；同時在非線性車輪與非線性變剛度板簧之間建立了正確的約束和連接，有效彌補了柔性體與柔性車輪之間的柔性體與柔性體之間的理論缺陷，對于車架系統的正向研發具有較強的指導作用。

技術領域

本發明涉及車架系統剛柔耦合計算方法技術領域，具體涉及一種非線性剛度鋼板彈簧剛柔耦合模擬方法。

背景技術

車架系統是傳遞作用在車輪與車架之間的一切力和力矩，并且緩和由路面傳給車架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統的振動，以保證汽車地行駛；而鋼板彈簧是汽車懸架上關鍵的結構部件,其剛度特性直接影響著車輛的平順性和道路友好性。MNF，是指在動力學仿真中將柔性體通過一種特殊的處理后，再將模態文件、質量、慣量等信息通過一定的數據轉換為動力學的參數文件。剛柔耦合是指動力學仿真中將一部分關鍵部件進行柔性體處理，再與其他部件進行剛體和柔體的并行運算仿真，一個模型中同時存在柔性體和剛體部件，聯合仿真即為剛柔耦合仿真。目前車架系統的剛柔耦合計算方法通常是將有限元的模型自由模態與動力學剛體模型進行并行計算仿真。然而上述有限元的自由模態存在：沒有考慮到裝配狀態下的約束條件，通常并不能反映柔性體的物理特征；同時，也存在柔性體與柔性車輪之間的柔性體與柔性體之間的理論缺陷；由此，現有車架系統剛柔耦合計算方法并不能在非線性車輪與非線性變剛度板簧之間建立正確的約束和連接，因此，對該技術進行理論的創新十分必要。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種能反映柔性體的物理特征，并可在非線性車輪與非線性變剛度板簧之間建立正確的約束和連接的非線性剛度鋼板彈簧剛柔耦合MNF模擬方法。

本發明的目的可以通過以下技術手段來實現：

一種非線性剛度鋼板彈簧剛柔耦合模擬方法，包括以下步驟：

S1.利用實體軟件建立車架系統幾何模型，所述車架系統包括；車架本體和車橋組合，所述車橋組合包括設置在車架本體上的前車橋和后車橋，所述前車橋和后車橋的結構相同，其結構主要包括板簧、板簧安裝吊耳、板簧U型固定裝置、車橋和輪胎。

S2.將上述裝配中的板簧幾何模型導入有限元軟件中建立板簧的網格模型。

S3.進行板簧的變剛度非線性擬合，在板簧裝配狀態下通過不同的約束方式試驗板簧的非線性特性，約束點包括：吊耳約束點A、副簧約束點B、中間約束點C、載荷施加點、副簧約束點D和吊耳約束點E，并通過空載、半載、滿載和超載四種模式分別計算板簧的剛度值，以獲得不同模式下與測試結果吻合度較高的板簧變剛度特性曲線。

S4.根據上述板簧變剛度特性，板簧變形的狀態包括板簧變形滿載位置、板簧變形超載位置和板簧變形空載位置，將上述三種板簧變形狀態及載荷模式全部導入到動力學模型中，建立以板簧為柔性體的車架系統耦合模型。

S5.將變剛度的板簧有限元模型的質量特性與動力學模型中的質量和慣量參數統一，也即將動力學中板簧的質量矩陣和有限元的質量矩陣進行坐標單位變換。

S6.重新選取和轉換板簧的剛性點。

S7.進行耦合模型中柔性體的約束轉換。

S8.對車架系統進行剛柔耦合約束。

S9.對柔性體進行剛柔耦合模態定義，從而完成鋼板彈簧剛柔耦合MNF模擬。