汽车悬臂结构件强度分析的方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车悬臂结构件强度分析的方法，包括：对悬臂结构件及其所承载的部件进行模态分析以获得有限元模型；将所述有限元模型与实测模态进行对标；在对标后的有限元模型中加载实测的加速度谱，进行频率响应分析，以获得不同频率下的应力分布结果。本发明专利技术以与实测模态对标过的模态分析有限元模型为基础模型，加载实测的加速度谱，进行频率响应分析，输出不同频率下的应力结果，能够重点考虑振动这一因素，最终获得更符合实车测试状态下的悬臂结构件的应力分布状态，分析精度更高。

Method for strength analysis of automotive cantilever structures

The invention discloses a method for analysis of a car, cantilever structure strength including modal analysis and the bearing parts of the cantilever structure to obtain the finite element model; the finite element model and the measured modal benchmark; loading the measured acceleration spectrum in finite element model after benchmarking, frequency response analysis, to get the results of stress distribution under different frequency. The invention uses modal and modal analysis of the underlying finite element model as basic model, loading the measured acceleration spectrum, frequency response analysis, output under different frequency stress results, can consider the influence of vibration, eventually get more in line with the stress distribution of cantilever structure vehicle test condition the higher analysis accuracy.

【技术实现步骤摘要】
汽车悬臂结构件强度分析的方法
本专利技术涉及汽车零部件测试
，特别是涉及一种汽车悬臂结构件强度分析的方法。
技术介绍
悬臂结构件在汽车上有较多的应用，主要集中在支架类，而支架的变形或开裂在车辆的实际使用过程中比较常见。悬臂结构件失效后，会进一步导致其所承载的部件损坏甚至掉落。因此，悬臂结构件的开发过程中一个重要任务就是保证其强度性能。悬臂结构件强度分析的本质就是考察在设计工况下的受力状态是否满足设计要求。目前已有的悬臂结构件强度分析方法是在所承载部件的重心处施加各种设计工况下的静态载荷(设计工况通常为重力场工况)，进行强度CAE分析。这种分析方法存在两方面问题：第一，载荷不合理，工况设定的合理性难以把握，偏严格会带来成本增加，偏宽松会带来风险；第二，没有考虑振动的因素，由于悬臂结构件一端固定，一端承载，其自身固有频率相对较低，很容易与发动机激励、路面激励等产生共振，从而加剧失效。而现有的方法恰恰没有考虑振动的因素，仅是从提升静态强度的安全系数来粗略保障其强度性能，因此，现有方法的分析误差较大，合理性不足。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种分析精度更高的汽车悬臂结构件强度分析的方法。根据本专利技术实施例的汽车悬臂结构件强度分析的方法，包括：对悬臂结构件及其所承载的部件进行模态分析以获得有限元模型；将所述有限元模型与实测模态进行对标；在对标后的有限元模型中加载实测的加速度谱，进行频率响应分析，以获得不同频率下的应力分布结果。根据本专利技术实施例的汽车悬臂结构件强度分析的方法，以与实测模态对标过的模态分析有限元模型为基础模型，加载加速度谱，重点考虑振动这一因素，进行频率响应分析，输出不同频率下的应力结果，最终获得更符合实车测试状态下的悬臂结构件的应力分布状态，因此分析精度高，此外，由于有限元模型与实测模态进行了对标，能够有效避免现有技术中的载荷不合理的问题，为悬臂结构件的强度分析提供了可靠的分析方法，从而有效地支持了悬臂结构件的开发。另外，根据本专利技术上述实施例的汽车悬臂结构件强度分析的方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对悬臂结构件及其所承载的部件进行模态分析以获得有限元模型的步骤之前，所述方法还包括：向三维建模软件输入悬臂结构件及其所承载的部件的结构信息；根据所述悬臂结构件及其所承载的部件的结构信息建立详细的离散化模型，并按实车状态建立相应的装配连接关系；为所述悬臂结构件及其所承载的部件赋予各自的材料参数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述材料参数为屈服强度、抗拉强度、剪切强度、弹性模量、泊松比和密度中的一个或多个。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述将所述有限元模型与实测模态进行对标的步骤具体包括：将所述有限元模型与整车在实际状态下测试的模态进行对标；修正所述有限元模型，以使所述有限元模型和整车在实际状态下测试的模态的固有频率和振型保持一致。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述修正所述有限元模型的步骤具备包括：修正所述有限元模型中悬臂结构件和/或悬臂结构件所承载的部件的材料参数，修正所述有限元模型中悬臂结构件和悬臂结构件所承载的部件的连接关系。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述在对标后的有限元模型中加载实测的加速度谱的步骤具体包括：通过所述悬臂结构件的安装点预置的加速度传感器，测量实车道路行驶中的加速度谱；对测量到的实车道路行驶中的加速度谱进行傅里叶变换处理，得到傅里叶变换处理后的加速度谱；在对标后的有限元模型中加载所述傅里叶变换处理后的加速度谱。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述加速度谱为X/Y/Z三向的加速度谱。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对测量到的实车道路行驶中的加速度谱进行傅里叶变换处理的步骤之前，所述方法还包括：去除测量到的实车道路行驶中的加速度谱中的噪声数据。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述获得各频率下的应力分布结果的步骤之后，所述方法还包括：判断所述应力分布结果中的最大应力值是否超出所述悬臂结构件的屈服强度；若是，则优化所述悬臂结构件的结构和/或材料，并返回所述在对标后的有限元模型中加载实测的加速度谱，进行频率响应分析，以获得不同频率下的应力分布结果的步骤，直至所述应力分布结果中的最大应力值小于等于所述悬臂结构件的屈服强度为止。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述三维建模软件为AutoCAD、Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks、IDEAS、Bentley中的任一个。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一实施例的汽车悬臂结构件强度分析的方法的流程示意图；图2是根据本专利技术另一实施例的汽车悬臂结构件强度分析的方法的流程示意图；图3是根据本专利技术一实施例的ECU支架的离散化模型的示意图；图4是根据本专利技术一实施例的实测模态的频率分布图；图5是根据本专利技术一实施例的有限元模型的频率分布图；图6是根据本专利技术一实施例的实测时域下的加速度谱图；图7是根据本专利技术一实施例的傅里叶变换处理后的加速度谱图；图8是根据本专利技术一实施例的频率响应分析结果示意图；图9是根据本专利技术一实施例的ECU支架的优化结构示意图；图10是根据本专利技术一实施例的ECU支架的结构优化后的频率响应分析结果示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术一实施例提出的汽车悬臂结构件强度分析的方法，至少包括以下步骤：S101，对悬臂结构件及其所承载的部件进行模态分析以获得有限元模型；其中，悬臂结构件可以为支架类结构件，本实施例采用整体建模思路，悬臂结构件及其所承载的部件共同参与模态分析，以获得有限元模型，具体可以采用CAE系统中的有限元分析软件进行模态分析。S102，将所述有限元模型与实测模态进行对标；其中，实测模态指整车在实际状态下测试的模态，具体实施时，将步骤S101获得有限元模型与整车在实际状态下测试的模态进行对标，检查有限元模型和实测模态的固有频率和振型是否一致，若一致，则进行下一步，若不一致，则修正所述有限元模型，具体可以修正所述有限元模型中悬臂结构件和/或悬臂结构件所承载的部件的材料参数，修正所述有限元模型中悬臂结构件和悬臂结构件所承载的部件的连接关系。S103，在对标后的有限元模型中加载实测的加速度谱，进行频率响应分析，以获得各频率下的应力分布结果。其中，该实测的加速度谱为实车道路行驶中的加速度谱，即汽车在道路上实际行驶时的加速度谱，具体为X/Y/Z三向的加速度谱，以该加速度谱作为振动频率的来源，最终获得各频率下的应力分布结果，该结果即反应了待测的悬臂结构件的强度状况。相比现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车悬臂结构件强度分析的方法，其特征在于，包括：对悬臂结构件及其所承载的部件进行模态分析以获得有限元模型；将所述有限元模型与实测模态进行对标；在对标后的有限元模型中加载实测的加速度谱，进行频率响应分析，以获得不同频率下的应力分布结果。

【技术特征摘要】
1.一种汽车悬臂结构件强度分析的方法，其特征在于，包括：对悬臂结构件及其所承载的部件进行模态分析以获得有限元模型；将所述有限元模型与实测模态进行对标；在对标后的有限元模型中加载实测的加速度谱，进行频率响应分析，以获得不同频率下的应力分布结果。2.根据权利要求1所述的汽车悬臂结构件强度分析的方法，其特征在于，所述对悬臂结构件及其所承载的部件进行模态分析以获得有限元模型的步骤之前，所述方法还包括：向三维建模软件输入悬臂结构件及其所承载的部件的结构信息；根据所述悬臂结构件及其所承载的部件的结构信息建立详细的离散化模型，并按实车状态建立相应的装配连接关系；为所述悬臂结构件及其所承载的部件赋予各自的材料参数。3.根据权利要求2所述的汽车悬臂结构件强度分析的方法，其特征在于，所述材料参数为屈服强度、抗拉强度、剪切强度、弹性模量、泊松比和密度中的一个或多个。4.根据权利要求1所述的汽车悬臂结构件强度分析的方法，其特征在于，所述将所述有限元模型与实测模态进行对标的步骤具体包括：将所述有限元模型与整车在实际状态下测试的模态进行对标；修正所述有限元模型，以使所述有限元模型和整车在实际状态下测试的模态的固有频率和振型保持一致。5.根据权利要求4所述的汽车悬臂结构件强度分析的方法，其特征在于，所述修正所述有限元模型的步骤具备包括：修正所述有限元模型中悬臂结构件和/或悬臂结构件所承载的部件的材料参数，修正所述有限元模型中悬臂结构件和悬臂结构件所承载的部件的连接关系。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱星，段龙杨，余显忠，黄晖，文新海，邱祖峰，赖余东，陈磊，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36