[發(fā)明專利]一種發(fā)動機整機動力學分體式建模方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210013471.0 | 申請日： | 2022-01-06 |
| 公開（公告）號： | CN114528724A | 公開（公告）日： | 2022-05-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 何洪源;湯樂超;田大越 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國第一汽車股份有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G06F30/17;G06F119/10;G06F119/14 |
| 代理公司： | 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211 | 代理人： | 鄧宇 |
| 地址： | 130011 吉林省長*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 發(fā)動機 整機 動力 學分 體式 建模 方法 | ||
本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機動力學分析領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動機整機動力學分體式建模方法。本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：1.部件有限元建模；2.螺栓連接特征定義；3.對部件結(jié)構(gòu)特性矩陣求解；4.動力學模型計算參數(shù)定義；5.動力學建模螺栓連接參數(shù)定義；6.動力學求解。本發(fā)明提出建模方法能夠同時考慮單個部件對整機動力學和振動噪聲的影響，部件方案優(yōu)化便利，大大減小了硬件資源占用，提高了仿真效率，建模方便，適用性廣，計算方法簡便快捷，仿真結(jié)果精度高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機動力學分析領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動機整機動力學分體式建模方法。
背景技術(shù)
隨著汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，汽車市場對發(fā)動機的聲品質(zhì)要求越來越高，發(fā)動機的振動噪聲性能對使用者的駕駛和乘坐體驗至關(guān)重要，直接影響整車的品質(zhì)感，因此，在發(fā)動機產(chǎn)品開發(fā)過程通常需要采用CAE(計算機輔助工程)方法對發(fā)動機的振動噪聲性能進行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測進行部件的優(yōu)化，減少產(chǎn)品部件優(yōu)化迭代輪次，縮短發(fā)動機產(chǎn)品的開發(fā)周期。目前，CAE軟件產(chǎn)品功能不斷豐富，采用動力學軟件對發(fā)動機整機進行振動噪聲相關(guān)動力學計算仿真已成為產(chǎn)品開發(fā)流程中的必不可少的步驟。
目前，現(xiàn)有文獻中對發(fā)動機整機動力學建模的方法，多是對乘用車發(fā)動機曲軸軸系及軸承進行動力學分析，例如:專利文獻CN100495412《一種發(fā)動機曲軸動力學分析方法》(公開日2008年4月9日)和專利文獻CN107665286A《一種關(guān)于汽車發(fā)動機軸承動力學分析方法》(公開日2018年2月6日)所公開的方案，都趨向分析軸系的載荷，并未對發(fā)動機整機進行動力學分析。再例如：專利文獻CN103471854A《一種航空發(fā)動機整機振動特性分析方法》(公開日2013年12月25日)提及了整機振動特性分析，該方法不能分析單個部件對整機動力學和振動噪聲的影響，仿真效率較低，對計算硬件資源占用較大，且該專利分析對象為航空轉(zhuǎn)子發(fā)動機，其與傳統(tǒng)乘用車燃油發(fā)動機工作特性不同，無法獲得技術(shù)啟示應(yīng)用于乘用車發(fā)動機的整機動力學分體式建模分析。另外，現(xiàn)有技術(shù)中建模過程中對螺栓連接剛度的計算方法通常采用有限元方法，首先要進行螺栓和連接部件的有限元建模，然后進行螺栓連接剛度靜力學計算，這種計算方法的仿真結(jié)果精度較高，但有限元建模時間較長，計算過程復(fù)雜。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對發(fā)動機整機動力學建模的研究較少，且無法分析單個部件的影響，仿真效率較低，對計算硬件資源占用較大，建模計算過程復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)建模方法無法分析單個部件的影響、仿真效率低、硬件資源占用較大、建模復(fù)雜的問題，本發(fā)明提供了一種發(fā)動機整機動力學分體式建模方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案具體包括以下步驟：
步驟1.部件有限元建模：
采用通用有限元建模軟件對發(fā)動機各個部件進行單獨的有限元模型建立；
步驟2.螺栓連接特征定義：
定義主軸承連接單元，定義主軸承載荷施加節(jié)點和燃燒爆發(fā)壓力載荷激勵節(jié)點，定義各個部件相互關(guān)聯(lián)的螺栓連接部位剛性連接單元，將螺栓連接部位剛性連接單元主節(jié)點定義為主自由度點，作為動力學模型中螺栓連接節(jié)點；
步驟3.對部件結(jié)構(gòu)特性矩陣求解：
對零有限元模型進行模態(tài)壓縮，求解發(fā)動機各個部件的結(jié)構(gòu)特性矩陣，作為發(fā)動機整機動力學部件柔性化的輸入文件；
步驟4.動力學模型計算參數(shù)定義：
定義動力學計算的激勵源以及邊界參數(shù)；
步驟5.動力學建模螺栓連接參數(shù)定義：
定義具有螺栓連接關(guān)系的各部件間的螺栓連接剛度參數(shù)，包括：發(fā)動機缸體、缸蓋、前罩蓋、機油盤、氣缸蓋罩蓋，至此完成動力學模型的建立。
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