[發明專利]一種空氣彈簧結構敏感參數的確定方法

有效

• 申請號: 201911159810.0
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110941923B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 張振果;楊浩森
• 申請（專利權）人: 漢思科特（鹽城）減震技術有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 王宗藝

本發明公開了一種空氣彈簧結構敏感參數的確定方法，包括，構建數字模型，對數字模型進行有限元分析，對橡膠層厚度、材料、簾線屬性、蓋板厚度等關鍵結構設計參數進行匯總，并設定其參數容許區間，對所給定參數區間內，利用不同廣義隨機多項式構造正交函數集逼近模型的輸出量與隨機變量。在獲得的近似顯式函數表達的基礎上，通過Monte?Carlo模擬對模型輸出量進行矩估計，在靈敏度計算結果的基礎上，分析各參數單獨變化、不同參數同時變化等對模型輸出量的影響程度，從而確定參數間交互作用以及結構特性敏感參數。本發明能夠解決傳統方法難以實現的問題，在預設計階段可避免重復設計，大幅縮短研發周期，節省研發成本。

技術領域

本發明屬于空氣彈簧領域，具體涉及一種更準確和高效的的空氣彈簧結構敏感參數的確定方法。

背景技術

空氣彈簧減振系統充分利用橡膠彈性和空氣壓力來獲得車輛綜合吸振、隔振、防噪和緩沖性能。與傳統的鋼板彈簧相比，采用空氣彈簧減振系統的車輛在舒適性、經濟性、輕量化、可靠性、降噪和隔振性能等方面具有明顯優勢?？諝鈴椈蓽p振系統在歐美等發達國家商用車上已經普遍應用，在重載車輛上普及率超過80％，然而目前國內在載重車領域空氣彈簧安裝比例遠小于10％，亟需掌握載重車用空氣彈簧系統研發和設計技術。

重載車輛空氣彈簧多由上蓋板、橡膠膠囊、緩沖塊及底座等部件組成，結構較為復雜，設計參數較多。在車輛運行過程中空氣彈簧橡膠膠囊內壓實時變化以實現對多維支撐載荷的動態平衡，性能要求高。確定對空氣彈簧承載和剛度特性等系統性能影響顯著的結構特性參數是該類系統研發和設計的關鍵步驟之一。然而，目前國內大多依據工程經驗通過反復制樣和試驗來確定敏感參數以滿足設計需求，不僅需要較高研發成本，而且導致產品開發周期長且人力物力投入較大。近年來，國外已逐步使用數字化設計技術進行空氣彈簧研制以縮短新產品開發周期和降低研制成本，例如通過計算機輔助設計(CAD)生成物理模型，并采用有限元分析(FEM)進行靜力學和動力學仿真獲取空氣彈簧承載和剛度特性。

但是，由于完整的空氣彈簧系統動力學模型本身涉及幾何非線性、材料非線性、接觸非線性和流固耦合動力學特性，通過直接求導法和有限差分法等局部靈敏度分析方法確定結構敏感參數存在數值計算困難，不易施行；而利用基于傳統蒙特卡洛方法的全局靈敏度分析面臨重復計算量過大和計算效率低等問題。因此迫切需要一種原理簡單且計算效率高的重載車輛空氣彈簧結構特性敏感參數的確定方法，為創新性空氣彈簧新產品開發設計提供有效工具。

發明內容

針對現有技術所存在的上述不足，本發明目的是提供一種空氣彈簧結構敏感參數的確定方法，可避免傳統方法的實施困難，計算量過大的問題，實現重載車輛空氣彈簧結構敏感參數的高效分析。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種空氣彈簧結構敏感參數的確定方法，包括以下步驟：

S1.構建數字模型，

根據空氣彈簧的幾何結構，確定系統各部件的形狀尺寸和位置關系、以及部件間結合部位處的裝配關系，利用三維輔助設計軟件建立空氣彈簧結構和氣囊內壓縮氣體三維實體模型；

S2.對數字模型進行有限元分析，

通過有限元分析軟件，根據空氣彈簧幾何特性，利用三維六面體實體單元離散結構實體模型，采用靜水流體單元模擬空氣彈簧系統內的壓縮氣體，使氣囊內測邊界氣體壓力與結構變形耦合；

賦予各部件相應材料屬性，構造空氣彈簧系統流—固耦合有限元模型，再現空氣彈簧在振動過程中腔內氣體壓力的變化，以及氣壓變化過程中氣體與氣囊內壁的流固耦合效應；

S3.匯總材料關鍵結構設計參數，

對橡膠層厚度、材料、簾線屬性、蓋板厚度等關鍵結構設計參數進行匯總，并設定其參數容許區間；

S4.構建模型的輸出量與隨機變量間的對應關系，