[发明专利]一种考虑螺栓预紧的车身疲劳损伤仿真方法及系统

说明书

本发明涉及一种考虑螺栓预紧的车身疲劳损伤仿真方法及系统，其方法包括：获取目标车辆的路面载荷数据，并分解出其中的车身与底盘接附点处的道路谱载荷；构建目标车辆的螺栓预紧模型，得到螺栓的预紧力结果；构建目标车辆的车身与底盘接附点处单位载荷模型，并求解其车身单位载荷应力结果；将所述预紧力结果、单位载荷应力结果、车身与底盘接附点处的道路谱载荷导入到车身模型中，得到目标车辆的疲劳损伤。本发明建立车身与底盘接附点区域详细的螺栓与套管模型，结合道路载荷实测与载荷分解技术，通过多种仿真软件的结合，提高了车身与底盘接附点区域的疲劳损伤预测精度，大大降低了后期试验过程中钣金开裂的风险。

技术领域

本发明属于车辆制造与维护领域，具体涉及一种考虑螺栓预紧的车身疲劳损伤仿真方法及系统。

背景技术

当前主机厂利用CAE仿真技术模拟汽车在试验场路面路试工况下的车身疲劳损伤，通常由底盘部门提供车身接附点处的道路谱载荷，包括力与力矩。然后由CAE工程师采用线性分析软件计算出车身在单位载荷作用下的应力模型，然后导入疲劳软件结合道路谱载荷分析出车身的疲劳损伤。这种方式无法考虑车身与底盘接附点区域钣金与钣金之间的接触影响，同时无法考虑底盘在装配过程中螺栓拧紧过程中的螺栓预紧力影响，这两种典型的因素均会对接附点区域的结构损伤造成影响，导致传统的分析方法分析精度不足，无法准确的预测该区域的疲劳损伤，经常会导致车辆在试验过程中开裂，影响试验周期，浪费试验经费。

发明内容

为解决因未考虑底盘在装配过程中螺栓预紧力、以及车身与底盘接附点区域钣金与钣金之间接触的影响而导致车辆疲劳负荷分析精度不高的问题，在本发明的第一方面提供了一种考虑螺栓预紧的车身疲劳损伤仿真方法包括：获取目标车辆的路面载荷数据，并分解出其中的车身与底盘接附点处的道路谱载荷；构建目标车辆的螺栓预紧模型，得到螺栓的预紧力结果；构建目标车辆的车身与底盘接附点处单位载荷模型，并求解其车身单位载荷应力结果；将所述预紧力结果、单位载荷应力结果、车身与底盘接附点处的道路谱载荷导入到车身模型中，得到目标车辆的疲劳损伤。

在本发明的一些实施例中，所述构建目标车辆的螺栓预紧模型，得到螺栓的预紧力结果包括：设置车身钣金件的网格单元大小、焊点模型和焊点材料属性；构建车身底盘接附点处螺栓套筒模型并设置其几何参数和力学参数；构建螺栓模型并设置其几何参数和力学参数。

在本发明的一些实施例中，所述构建目标车辆的车身与底盘接附点处单位载荷模型，并求解其车身单位载荷应力结果包括：在仿真软件中，将螺栓预紧模型转换为线性模型，保留车身单元和节点编号，并删除底盘侧套筒模型以及接触单元；在车身单元上的的每个断面的每个自由度上加载单位力载荷；求解车身单元的所有断面的所有自由度上的载荷应力。

在本发明的一些实施例中，所述将所述预紧力结果、单位载荷应力结果、车身与底盘接附点处的道路谱载荷导入到车身模型中，得到目标车辆的疲劳损伤包括：选取车身与底盘接附点处的道路谱中的一种载荷，并根据其创建多个第一分析通道和一个第二分析通道；每个分析通道载入对应的道路载荷通道，得到多个分析通道的应力结果；将多个第一分析通道的应力结果导入到车身单位载荷模型结果中，将所述第二分析通道的应力结果导入到预紧力结果中；设置车身钣金件材料S－N参数以及其他疲劳分析参数，并将其与所有分析通道的对应数据导入到仿真软件中，得到目标车辆的在单次载荷的疲劳损伤。

进一步的，所述第二分析通道为幅值为1的载荷分析通道。

在上述的实施例中，所述获取目标车辆的路面载荷数据，并分解出其中的车身与底盘接附点处的道路谱载荷包括：在目标车辆上设置多个传感器，以记录车辆轮心处的载荷数据；通过多体动力学仿真模型，对所述载荷数据进行虚拟迭代分解，得到车身与底盘接附点处的道路谱载荷。