[发明专利]一种基于CAE分析的铝制车身节点刚度评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机仿真设计领域，尤其是涉及一种基于CAE分析的铝制车身节点刚度评价方法。

背景技术

节点刚度是车身设计时的重点把控指标，目前节点刚度的计算主要是通过三个截面的形心交点作为截取节点模型边界的参考点，并将计算的数值与数据库中的经验值对比，进而评估节点刚度的高低。这个方法存在两个不足：一是节点形心是空间的点，不同的工程师寻找的节点形心交点会有出入，二是数据库中的经验值对节点刚度的范围定义过于广，涉及到具体车型的参考意义不大。

铝制车身以其轻量化的优势，在汽车行业越来越多的应用起来，和钢制车身一样，节点设计也是铝制车身结构设计中非常重要的一环。但铝制车身零部件的设计思路以及零部件之间的焊点和搭接关系等处理方式有其自身的特点，故原来钢制车身总结下来的节点刚度评估方法并不能有效用于指导铝制车身的设计评估。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种基于CAE分析的铝制车身节点刚度评价方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于CAE分析的铝制车身节点刚度评价方法，所述方法包括下列步骤：

1)建立铝制车身的有限元模型，确定节点基准点；

2)根据确定的节点基准点对铝制车身的有限元模型进行截取，施加约束并确定加载点得到铝制车身节点模型；

3)对铝制车身节点模型进行刚化处理，得到刚性化节点模型；

4)分别计算铝制车身节点模型和刚性化节点模型内的节点刚度，继而计算得到铝制车身结点刚度的评估值，根据评估值对铝制车身节点刚度进行评价。

所述节点基准点具体为：距离车身节点最远的圆角拐点。

所述步骤2)具体为：

21)以节点基准点为基准，根据车型沿坐标轴的方向向外延长相应的截取距离作为截取边界，对铝制车身的有限元模型进行截取；

22)对截取后的模型边界施加约束；

23)确定截面的形心为加载点，得到铝制车身节点模型。

所述截取距离的范围为距离节点基准点200mm-300mm。

所述刚化处理包括通过RBE2刚性单元刚化或更新节点的材料属性。

所述刚化处理的范围为位于车身圆角拐点内。

所述步骤4)具体为：

41)计算铝制车身节点模型内的节点刚度K_s；

42)计算刚性化节点模型内的节点刚度K_r；

43)根据步骤41)得到的铝制车身节点模型内的节点刚度K_s和步骤42)得到的刚性化节点模型内的节点刚度K_r计算铝制车身节点刚度的评估值C；

44)根据评估值C的大小评价铝制车身节点刚度，评估值C越大，表明节点刚度越好。

所述节点刚度的计算方法具体为：

K＝M/θ

其中，K为节点刚度，M为沿坐标轴施加的单位扭矩，θ为在相应扭转作用下加载点所产生的转角。

所述评估值C的计算方法具体为：

C＝K_s/K_r。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)传统的方法需要依赖工程师来寻找截面形心的交点，该基准点的确定存在人为因素的影响导致最终的评价结果不客观，本发明提供的方法使用车身节点圆角拐点代替截面形心的交点，基准点直观准确，不存在模棱两可的现象，提高了模型的准确度，继而提升了最终评估的准确性。

(2)本方法最终通过铝制车身节点刚度的评估值对铝制车身节点刚度进行评价，评估值处于0和1之间，接近0说明刚度低，接近1说明刚度高，简单直观且便于区分，大大简化了节点刚度数据库。

(3)本方法建立的是铝制车身的有限元模型，充分考虑了铝制车身零件的设计思路以及零部件之间的焊点和搭接关系等处理方式，精确度高。

(4)对铝制车身的有限元模型进行截取时，根据车型选定截取距离，且截取距离的范围在200-300mm内，既保证了截取的充分性也避免了截取距离过大而带来的复杂计算。

(5)通过RBE2刚性单元进行刚化或通过更新节点的材料属性进行刚化，节点刚化实现简单，刚化结果准确。

(6)由于节点刚化的范围会影响刚化后节点刚度的计算结果，因而统一选取节点各圆角拐点内的部分进行刚化，既保证了刚化完全也将影响降到了最小，进一步提高了结果的精确程度。

附图说明