[发明专利]一种钢板弹簧动力学仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车仿真技术领域，涉及一种钢板弹簧动力学仿真方法，此方法适用于各种钢板弹簧动力学仿真模型的建立。

背景技术

钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的弹性元件之一，其仿真模型建立的准确性直接影响到悬架系统及整车系统的动力学仿真分析精度。

目前钢板弹簧的仿真建模方法主要有：(1)作为柔性体：用有限元软件计算钢板弹簧的模态，然后将有限元模型转换成模态中性文件；(2)简化方法：用万向节或球铰将三段梁连接起来，然后在中间梁与轴连接处添加固定副，在前后梁与车架连接处添加铰链副，以此模拟钢板弹簧最典型的工况。

作为柔性体处理时，需要网格划分、模态分析等繁琐的转换过程，而且设计参数更改不灵活，不利于后续的优化工作；简化方法只可模拟几种典型的工况，而且模拟精度不高。为解决此问题，本行业需要一种新型汽车钢板弹簧动力学仿真方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是通过将每一片钢板弹簧看作是由多个集中质量的单元构成，每个质量单元看作一个刚体，同片相邻的两个集中质量单元之间用Massless Beam连接，以此作为承载元件，构成钢板弹簧的离散梁结构。所述技术方案如下：

一种汽车钢板弹簧动力学仿真方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：步骤A：沿每片板簧的中心线，所述中心线为厚度和宽度方向对称面的交线，依次取一系列点，作为集中质量单元，当板簧为第一片板簧时，还要取所述第一片板簧前后卷耳的中心点；步骤B：在Adams/Car环境下使用Nonlinear Beam命令依次连接各点，生成各片板簧的离散梁结构；步骤C：第一片板簧带有卷耳，先单独生成卷耳的模型，然后用Adams/View模块的Massless Beam命令将卷耳模型与其它集中质量单元部分连接；步骤D：使用Adams/View环境下的VFORCE函数定义簧片间的摩擦力，使用IMPACT函数定义簧片间的冲击力。

优选地，步骤A中，通常沿着板簧中心线均匀地取一系列点，一般取9～13个。

优选地，步骤C中，模拟卷耳的模型是空心圆柱模型。

优选地，步骤D中，步骤D中，VFORCE用来定义一个具有三个方向的力，IMPACT用来定义上述三个力中其中一个冲击力。。

优选地VFORCE函数定义簧片间的摩擦力，VFORCE定义的摩擦力有x，y，z三个方向的分力，其中z方向的分力为冲击力，冲击力用来定义发生接触的上下簧片之间的相互作用力，冲击力用IMPACT函数定义。

优选地，为了既保证上下片簧之间的相互作用力均匀的分布在片簧上，又能够减少仿真时的计算时间，上下簧片之间沿板簧长度方向均匀的定义四个VFORCE进行仿真。

优选地，所述仿真方法不仅适用于钢板弹簧仿真模型的建立，同样适用于横向稳定杆仿真模型的建立。

本申请提供仿真方法，设计灵活，易于变更设计参数，而且仿真精度高，大大提高了汽车设计的效率。

附图说明

图1是本发明所述钢板弹簧动力学仿真方法中Beam力的解析示意图；

图2是本发明所述钢板弹簧簧片中心线及在中心线上所取各点示意图；

图3是本发明所述第一片钢板弹簧的离散梁结构示意图；

图4是本发明所述相邻两片钢板弹簧之间的受力示意图；

图5是本发明所述方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

本发明将离散梁结构原理引入到钢板弹簧仿真模型的建立当中，既简化了模型建立过程又保证了仿真精度。其原理和过程如下所述：

(1)将每一片钢板弹簧看作是由多个集中质量的单元构成，每个质量单元看作一个刚体，同片相邻的两个集中质量单元之间用Massless Beam连接，以此作为承载元件，构成钢板弹簧的离散梁结构。Massless Beam是一种无质量的梁单元结构，其在连接两个质量单元的同时会在两个质量单元之间生成Beam力。

(2)Beam力用来定义用Massless Beam连接的两个质量单元之间的相互作用力和力矩。Massless Beam在其两端生成两个初始方向相同的坐标系，Beam力就是根据这两个坐标系的相对运动计算两个质量单元之间的相互作用力和力矩。Beam力在其连接的两个集中质量单元上分别创建线性力和线性力矩。如图1所示：沿x轴的轴向力s1，s7；绕x轴的转矩：s4，s10；沿y轴和z轴的剪切力：s2，s3，s8，s9；绕y轴和z轴的弯矩：s5，s6，s11，s12。