[發(fā)明專利]一種空氣彈簧結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911159810.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN110941923B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張振果;楊浩森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 漢思科特（鹽城）減震技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 長(zhǎng)沙新裕知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43210
• 代理人: 王宗藝

1.一種空氣彈簧結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)的確定方法，包括以下步驟：

S1.構(gòu)建數(shù)字模型，

根據(jù)空氣彈簧的幾何結(jié)構(gòu)，確定系統(tǒng)各部件的形狀尺寸和位置關(guān)系、以及部件間結(jié)合部位處的裝配關(guān)系，利用三維輔助設(shè)計(jì)軟件建立空氣彈簧結(jié)構(gòu)和氣囊內(nèi)壓縮氣體三維實(shí)體模型；

S2.對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行有限元分析，

通過(guò)有限元分析軟件，根據(jù)空氣彈簧幾何特性，利用三維六面體實(shí)體單元離散結(jié)構(gòu)實(shí)體模型，采用靜水流體單元模擬空氣彈簧系統(tǒng)內(nèi)的壓縮氣體，使氣囊內(nèi)測(cè)邊界氣體壓力與結(jié)構(gòu)變形耦合；

賦予各部件相應(yīng)材料屬性，構(gòu)造空氣彈簧系統(tǒng)流—固耦合有限元模型，再現(xiàn)空氣彈簧在振動(dòng)過(guò)程中腔內(nèi)氣體壓力的變化，以及氣壓變化過(guò)程中氣體與氣囊內(nèi)壁的流固耦合效應(yīng)；

S3.匯總材料關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，

對(duì)橡膠層厚度、材料、簾線屬性、蓋板厚度關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行匯總，并設(shè)定其參數(shù)容許區(qū)間；

S4.構(gòu)建模型的輸出量與隨機(jī)變量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，

對(duì)所給定參數(shù)區(qū)間內(nèi)，利用不同廣義隨機(jī)多項(xiàng)式構(gòu)造正交函數(shù)集逼近模型的輸出量與隨機(jī)變量；

重復(fù)調(diào)用S3步驟的確定性模型，應(yīng)用概率配點(diǎn)法或最小二乘逼近方法求取正交函數(shù)集的待定系數(shù)，得到動(dòng)剛度特性模型輸出量與隨機(jī)參數(shù)的近似顯式函數(shù)表達(dá)；

S5.確定參數(shù)間交互作用以及結(jié)構(gòu)特性敏感參數(shù)，

在獲得的近似顯式函數(shù)表達(dá)的基礎(chǔ)上，通過(guò)Monte-Carlo模擬對(duì)模型輸出量進(jìn)行矩估計(jì)，利用均值曲線、方差曲線和變異系數(shù)曲線確定各參數(shù)的變異性對(duì)模型輸出量統(tǒng)計(jì)矩的影響程度；

在靈敏度計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，分析各參數(shù)單獨(dú)變化、不同參數(shù)同時(shí)變化對(duì)模型輸出量的影響程度，從而確定參數(shù)間交互作用以及結(jié)構(gòu)特性敏感參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣彈簧結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)的確定方法，其特征在于：所述數(shù)字模型的三維輔助設(shè)計(jì)軟件可為以下之一：SolidWorks、Peo/E、Siemens NX、Catia，有限元分析軟件為Abaqus。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣彈簧結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)的確定方法，其特征在于：橡膠材料的幾何非線性大變形采用Ogden模型超彈性材料本構(gòu)模型描述；橡膠膠囊簾線層的各向異性和非線性特性采用加強(qiáng)筋模型描述；橡膠氣囊與上蓋板和活塞底座之間的大變形非線性通過(guò)接觸單元模擬。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種空氣彈簧結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)的確定方法，其特征在于：所述模型輸出量包括空氣彈簧的承載特性、靜剛度特性和動(dòng)剛度特性；隨機(jī)變量取決于實(shí)際加工工藝，包括但不限于高斯分布、均勻分布、指數(shù)分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空氣彈簧結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)的確定方法，其特征在于：根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)假設(shè)橡膠層厚度、材料、簾線屬性、蓋板厚度關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)均滿足高斯隨機(jī)分布，并設(shè)定其參數(shù)均值和方差，則模型輸出量可表示為基于Hermite多項(xiàng)式的p階隨機(jī)多項(xiàng)式模型：

式中，Y為空氣彈簧的承載特性、靜剛度特性和動(dòng)剛度特性有限元模型輸出量；b_j(t)為正交函數(shù)集的待定系數(shù)，Ξ與空氣彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)的隨機(jī)向量，其維數(shù)N取決于待確定敏感參數(shù)數(shù)量；Ψ_j(Ξ)為N維混合正交多項(xiàng)式，各維標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)變量所對(duì)應(yīng)的一維正交多項(xiàng)式基函數(shù)的乘積：

式中，表示m維標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)變量所對(duì)應(yīng)的一維Hermite多項(xiàng)式。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種空氣彈簧結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)的確定方法，其特征在于：采用隨機(jī)響應(yīng)面方法求取正交函數(shù)集的待定系數(shù)，針對(duì)上述隨機(jī)多項(xiàng)式模型，在標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)空間選取M個(gè)有效樣本并將每個(gè)樣本點(diǎn)從標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)變量空間Ξ空間變換到原參數(shù)空間P空間

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種空氣彈簧結(jié)構(gòu)敏感參數(shù)的確定方法，其特征在于：針對(duì)每一個(gè)樣本點(diǎn)通過(guò)腳本文件調(diào)用中空氣彈簧系統(tǒng)有限元模型，得到各樣本處的模型輸出量，利用最小二次回歸估算正交多項(xiàng)式系數(shù)，對(duì)于不同的激勵(lì)頻率，

作為更簡(jiǎn)化的，可表示為矩陣形式，進(jìn)而通過(guò)偽逆運(yùn)算獲得隨機(jī)正交多項(xiàng)式系數(shù)矩陣；