[发明专利]一种基于商用车整车参数边界元分析方法

摘要

本发明公开了一种基于商用车整车参数边界元分析方法，其特征是，包括如下步骤：1）施加规律性的变化载荷；2）获得阻尼特性曲线；3）阻尼特性分段加权；4）建立分段加权参数集；5）参数边界元提取；6）整车全局边界元设计。这种方法能合理精确的设计非线性阻尼、能提升非线性放缩匹配精确度、能节约开发周期和成本、能削减调教周期且便于形成模型的标准参数放缩数据库，便于对同等车型的减振设计提供参考。

主权项

1.一种基于商用车整车参数边界元分析方法，其特征是，包括如下步骤：1)施加规律性的变化载荷：首先在减振非线性阻尼器的上端口安装压力传感器，同时在减振非线性阻尼器的侧壁上设置上位移传感器和下位移传感器，在校准设计的初始阶段，对减振非线性阻尼器上下的端口施加预定值为初始载荷N₀，初始载荷的大小应设定为使得减振非线性阻尼器上的压力传感器感知到清晰明显的压力，然后，按照载荷间距F₀逐步增加载荷，依次增加的载荷力可表示为：N₀、N₀+F₀、N₀+2F₀、N₀+3F₀、N₀+4F₀、N₀+5F₀,…,N₀+nF₀,其中，n值取定范围大小由减振非线性阻尼器所能承载的载荷极限应力值来确定；2)获得阻尼特性曲线：在规律性的载荷应力作用下，测量施加变化载荷在减振阻尼器上作用的采样时间t，同时测量在减振阻尼器侧壁上的上位移传感器和下位移传感器在载荷作用后的位移大小变化，依据粘滞阻尼理论的计算原理，阻尼力F_R(t)大小与速度成正比，方向与位移运动速度相反，假定位移量为y(t),按照阻尼力、位移以及时间之间的对应关系，对减振阻尼器上的采集压力传感器上的应力载荷信号和上位移传感器及下位移传感器收集的位移信号进行预处理，进一步得到减振阻尼力随时间变化的非线性阻尼特性曲线；3)阻尼特性分段加权：依据步骤2)得到的非线性阻尼特性曲线，针对加权放缩因子，提出非线性阻尼的分段离散设计，在压力传感器上的应力载荷信号、上位移传感器和下位移传感器收集的位移信号采集过程中，假定在n不同依次连续的单位时间内，非线性阻尼特性曲线的分段加权放缩因子大小分别为：[c₁,c₂,c₃,...,c_n]，则原始的非线性加权特性曲线S₀在乘以不同的分段加权放缩因子后得到的特性曲线段为[S₁,S₂,S₃,...S_n‑1,S_n]，其中，在各单位时间节点位置对应的阻尼力数据不参与放缩历程，对应的整体的非线性阻尼加权放缩后得到的曲线表达公式为公式(1)：按照上述的离散化过程，原始的非线性阻尼特性曲线逐步实现了离散化，此外，在分段加权放缩因子的取值上，非线性阻尼特性曲线的分段加权放缩因子之间是彼此相互依赖的，以任意的分段加权放缩因子c_i和c_i+1进行说明，在施加分段加权放缩因子c_i后，对应的放缩非线性阻尼特性段为S_i，此时若非阻尼特性放大因子曲线S_(0 n‑i)·(1+c_i)的对阻尼器的减振效果优于对非阻尼特性缩小因子曲线S_(0 n‑i)·(1‑c_i)时，此时次级的分段放缩因子c_i+1将往趋于向放大方向进行修正，可表示为：c_i+1＝c_i+ξ_i其中ξ_i为分段放缩因子的变异系数，对应的c_i+1的等效非线性阻尼特性曲线可表示为：S₀＝S_0 i+1·(1±c_i+1)＝S_0 i·(1±c_i+ξ_i)；4)建立分段加权参数集：在各段上收集分段放缩因子和变异系数值后，逐步建立分段加权参数集可表示为：S₁:S_(0,1),c₁,0S₂:S_(0,2),c₂,ξ₂S₃:S_(0,3),c₃,ξ₃...:...,...,...S_n‑1:S_(0,n‑1),c_n‑1,ξ_n‑1S_n:S_(0,n),c_n,ξ_n其中，S_(0,1),S_(0,2),S_(0,3),...,S_(0,n‑1),S_(0,n)表示原有的非线性阻尼特性段，c₁,c₂,c₃,...,c_n‑1,c_n表示非线性阻尼特性曲线的分段放缩因子，0,ξ₂,ξ₃,...,ξ_n为非线性阻尼特性曲线各段变异系数值；5)参数边界元提取：原始的非线性阻尼特性曲线在乘以各自的分段放缩因子和变异系数值后，假定变动区间可表示为[S_0i·(1+c_i+ξ_i)S_0i·(1‑c_i+ξ_i)]，则获得的非线性分段加权特性曲线S₀在对应的变动区间都将获得一个最佳的参数值(c_j和ξ_j)，该参数值可使得减振器阻尼的减振效果在对第i段的放缩历程中趋于最优，类似的，分别将各段内的最佳等分段放缩因子和变异系数等参数值逐一进行提取，并用虚拟的曲线将这些提取的参数值进行勾勒，便可得到整体的非线性阻尼特性曲线的最优参数边界元，该边界元值组合可使得减振器整体的减振优化趋于最优，也是非线性特性曲线的最终设计目标；6)整车全局边界元设计：在完成单个减振阻尼整个分段加权参数集的建立以及最优参数边界元的获取后，对整车角度设计时，每个独立的减振阻尼需要分别的乘以惩罚因子，来分别配合其他的减振阻尼单元实现整车上全局最优减振阻尼分布，可表示为：S_total＝η₁∑(S₁,c₁,ξ₁)+η₂∑(S₂,c₂,ξ₂)+,...,η_n∑(S_n,c_n,ξ_n)其中，η₁,η₂,...,η_n为整车上各非线性阻尼的分配罚值，S₁,S₂,...,S_n为非线性分段加权特性曲线，c₁,c₂,...,c_n为非线性阻尼特性曲线的分段放缩因子，ξ₁,ξ₂,...,ξ_n分段放缩因子的变异系数。