專利名稱：基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車身地板的優(yōu)化設計方法，尤其是涉及ー種可靠性高的基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法。
背景技術：
汽車地板是汽車車身的重要組成部分，由于汽車地板位于車身底部距離震動源很近，因此，在汽車設計之初分析汽車地板的震動性能將對提高整車的抗震性具有極其重要的影響。中國專利公開號CA101916322A，授權(quán)公告日2010年12月15日，公開了 ー種基于CAE結(jié)構(gòu)分析的汽車車門下垂問題的優(yōu)化設計方法，包括步驟從車身總布置以及造型處獲得設計輸入條件；通過建模軟件創(chuàng)建CAD模型^fCAD模型進行網(wǎng)格劃分；模擬實際情 況創(chuàng)建連接關系；模擬車門總成實際實驗時的邊界約束條件；將最后生成的有限元模型進行求解分析；將有限元仿真運算得出的結(jié)果與行業(yè)標準進行比較；若得出的結(jié)論低于行業(yè)標準，則提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案；若得出的結(jié)論高于行業(yè)標準，完成最終設計輸出。該發(fā)明縮短了整個修改零件的周期，縮短了整車開發(fā)的時間，降低整車開發(fā)的成本。不足之處是，功能単一，不能對車身地板進行優(yōu)化設計，并且設計過程中沒有與試驗數(shù)據(jù)對比進行誤差控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術的設計方法不能對車身地板進行優(yōu)化設計，并且設計過程中沒有與試驗數(shù)據(jù)對比進行誤差控制的不足，提供了一種可靠性高的基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案
一種基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，包括以下步驟
(1)從車身造型獲得車身地板設計輸入條件；
(2)根據(jù)設計輸入條件對車身地板進行初步結(jié)構(gòu)設計，通過建模軟件建立CAD模型；
(3)將CAD模型導入CAE前處理軟件中，進行網(wǎng)格劃分，建立白車身有限元模型；
(4)對白車身有限元模型進行模態(tài)CAE分析，對白車身樣品進行模態(tài)試驗；對模態(tài)CAE分析與模態(tài)試驗的結(jié)果進行對標分析；根據(jù)對標分析的結(jié)果對有限元模型進行檢查修改；直至得到滿足誤差要求的有限元模型；
模態(tài)是結(jié)構(gòu)的固有特性，主要包括頻率、振型等特征，受到質(zhì)量、剛度、阻尼等影響。零部件的模態(tài)特性對其振動影響很大，對結(jié)構(gòu)的振動、噪聲、疲勞強度性能息息相關，故模態(tài)CAE分析在設計開發(fā)中具有十分重要的作用。模態(tài)可以采用試驗方法和數(shù)值分析方法，簡稱模態(tài)試驗和模態(tài)CAE分析。對標分析是對模態(tài)試驗和模態(tài)CAE分析進行對照比較，包括模態(tài)頻率、模態(tài)陣型等模態(tài)信息的比較。檢查修改主要是針對之前所建立的CAE模型的邊界條件、模型假設等ー些列特征進行重新修正，以獲得更加符合實際狀態(tài)的仿真模型。(5)根據(jù)模態(tài)CAE分析結(jié)果在有限元模型中尋找白車身地板振動位移較大的區(qū)域，在該區(qū)域中提取考察點，并對考察點進行加速度頻率響應分析；
加速度頻率響應函數(shù)為單位激勵加載激勵點后，考察點加速度響應隨頻率的變化特性。在地板設計中考察加速度頻率響應可以方便地考察設計是否有利于車身的振動噪聲性倉泛。(6)根據(jù)加速度頻率響應分析結(jié)果，修改地板設計輸入條件，直到滿足震動響應要求為止。本發(fā)明主要幫助車身地板設計人員迅速確定車身地板設計薄弱點，找到可能影響車身地板振動噪聲性能的設計薄弱之處，以更好更快地進行車身設計?？s短開發(fā)時間，降低開發(fā)成本。
作為優(yōu)選，所述網(wǎng)格劃分的單位為殼單元；所述步驟(3)中還包括如下步驟 (2-1)給有限元模型的網(wǎng)格模型賦予白車身零部件材料和白車身零部件厚度的屬
性；
(2-2)依據(jù)CAD連接關系，對賦予屬性后的網(wǎng)格模型進行裝配，焊接采用焊點單元、螺栓采用剛性單元。作為優(yōu)選，所述步驟(4)中包括如下步驟
(3-1)在CAE軟件里對白車身有限元模型進行模態(tài)CAE分析，獲取白車身模態(tài)頻率及振
型；
(3-2)采用單點激勵、多點拾振的方法進行模態(tài)試驗，采用模態(tài)識別方法，獲取白車身模態(tài)試驗頻率以及振型；
(3-3)分別對白車身模態(tài)頻率及振型和白車身模態(tài)試驗頻率以及振型進行對標分析； (3-4)根據(jù)對標分析結(jié)果，對有限元模型進行修改。作為優(yōu)選,所述的步驟(5)中的加速度頻率響應分析采用Nastran 111求解器里，包括以下分析步驟
(4-1)采用10 200Hz的寬帶白噪聲對考察點進行激勵；
(4-2)輸出考察點的三方向加速度響應。作為優(yōu)選，所述模態(tài)識別方法為polymax法。作為優(yōu)選，誤差要求為誤差范圍彡5%。作為優(yōu)選，建模軟件為CATIA建模軟件。因此，本發(fā)明具有如下有益效果(1)縮短開發(fā)時間，降低開發(fā)成本；(2)改善了整車噪聲、振動與舒適性的性能；使乘員及行人感覺車內(nèi)及車外振動較低且聲音悅耳；(3)在地板設計過程中將有限元模型的模態(tài)CAE分析數(shù)據(jù)與模態(tài)試驗數(shù)據(jù)進行對標分析，降低了有限元模型與地板樣品之間的誤差，設計質(zhì)量高。


圖I是本發(fā)明的一種流程 圖2是本發(fā)明的一種有限元模型 圖3是本發(fā)明的地板局部模態(tài)陣型圖；圖4是本發(fā)明的地板考察點頻率響應函數(shù)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的描述。如圖I所示的實施例是一種基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，包括以下步驟
(1)依據(jù)車身造型以及車身布置數(shù)據(jù)，獲得車身地板設計輸入條件；
(2)根據(jù)設計輸入條件，對車身地板進行初步結(jié)構(gòu)設計，通過CATIA軟件建立CAD模
型；
(3)對建立好的CAD模型進行網(wǎng)格劃分，建立白車身有限元模型；得到如圖2所示的有限元模型。具體過程為
將CAD模型導入到帶有CAD結(jié)構(gòu)的有限元前處理軟件中，前處理軟件可以采用Hypermesh ；
對數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格劃分，單元類型采用殼單元；
對上述劃分好的殼單元賦予相應的材料和厚度屬性；
對白車身模型進行模型裝配，點焊采用ACM單元模擬，縫焊和二保焊采用剛性單元模擬。(4)利用Nastran 103求解器對白車身模型進行模態(tài)CAE分析，可以獲取如圖3所示的模態(tài)結(jié)果，包括模態(tài)頻率、模態(tài)振型等信息。對白車身樣品進行模態(tài)試驗，試驗方法采用單點激勵、多點拾振方法，并且模態(tài)采用LMS PolyMax方法進行提取，試驗各階模態(tài)要求有較高的正交性；對模態(tài)CAE分析與模態(tài)試驗的結(jié)果進行對標分析，對標內(nèi)容包括模態(tài)頻率差別和模態(tài)振型相關性程度(依據(jù)模態(tài)置信準則進行計算)兩項。根據(jù)對標分析的結(jié)果對有限元模型進行檢查修改；直至得到頻率誤差彡5%,MAC彡85%的有限元模型；
(5)根據(jù)模態(tài)CAE分析結(jié)果在有限元模型中尋找白車身地板振動位移較大的區(qū)域，如圖4所示，圓圈區(qū)域為重點關注區(qū)域。在該區(qū)域中提取考察點，并對考察點進行加速度頻率響應分析，頻率響應分析可以利用Nastran 111求解器進行求解，輸出考察量為關注點的加速度響應進行考察。其中考察點I在目標線以下，滿足要求，其余兩點在目標線以上，不滿足要求。(6)根據(jù)加速度頻率響應分析結(jié)果，修改地板設計輸入條件，直到滿足振動響應要求為止。可以采取的措施包括，在考察點附近增加加強筋、增加板材厚度以及增加阻尼材料
厚度等。應理解，該實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，其特征是，包括以下步驟 (1)從車身造型獲得車身地板設計輸入條件； (2)根據(jù)設計輸入條件對車身地板進行初步結(jié)構(gòu)設計，通過建模軟件建立CAD模型； (3)將CAD模型導入CAE前處理軟件中，進行網(wǎng)格劃分，建立白車身有限元模型； (4)對白車身有限元模型進行模態(tài)CAE分析，對白車身樣品進行模態(tài)試驗；對模態(tài)CAE分析與模態(tài)試驗的結(jié)果進行對標分析；根據(jù)對標分析的結(jié)果對有限元模型進行檢查修改；直至得到滿足誤差要求的有限元模型； (5)根據(jù)模態(tài)CAE分析結(jié)果在有限元模型中尋找白車身地板振動位移較大的區(qū)域，在該區(qū)域中提取考察點，并對考察點進行加速度頻率響應分析； (6)根據(jù)加速度頻率響應分析結(jié)果，修改地板設計輸入條件，直到滿足震動響應要求為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，其特征是，所述網(wǎng)格劃分的単位為殼單元；所述步驟(3)中還包括如下步驟 (2-1)給有限元模型的網(wǎng)格模型賦予白車身零部件材料和白車身零部件厚度的屬性；(2-2)依據(jù)CAD連接關系，對賦予屬性后的網(wǎng)格模型進行裝配，焊接采用焊點單元、螺栓采用剛性單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，其特征是，所述步驟(4)中包括如下步驟 (3-1)在CAE軟件里對白車身有限元模型進行模態(tài)CAE分析，獲取白車身模態(tài)頻率及振型； (3-2)采用單點激勵、多點拾振的方法進行模態(tài)試驗，采用模態(tài)識別方法，獲取白車身模態(tài)試驗頻率以及振型； (3-3)分別對白車身模態(tài)頻率及振型和白車身模態(tài)試驗頻率以及振型進行對標分析； (3-4)根據(jù)對標分析結(jié)果，對有限元模型進行修改。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，其特征是，所述的步驟(5)中的加速度頻率響應分析采用Nastran 111求解器里,包括以下分析步驟 (4-1)采用10 200Hz的寬帶白噪聲對考察點進行激勵； (4-2)輸出考察點的三方向加速度響應。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，其特征是，所述模態(tài)識別方法為polymax法。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5所述的基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，其特征是，誤差要求為誤差范圍< 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5所述的基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，其特征是，建模軟件為CATIA建模軟件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于加速度頻率響應分析的車身地板優(yōu)化設計方法，包括如下步驟獲得車身地板設計輸入條件；建立CAD模型；建立有限元模型；對有限元模型進行模態(tài)CAE分析，對白車身樣品進行模態(tài)試驗；進行對標分析；根據(jù)對標分析的結(jié)果對有限元模型進行檢查修改；根據(jù)模態(tài)CAE分析結(jié)果在有限元模型中尋找白車身地板振動位移較大的區(qū)域，在該區(qū)域中提取考察點，并對考察點進行加速度頻率響應分析；根據(jù)加速度頻率響應分析結(jié)果，修改地板設計輸入條件，直到滿足震動響應要求為止。本發(fā)明具有縮短開發(fā)時間，降低開發(fā)成本；改善整車噪聲、振動與舒適性的性能；降低了有限元模型與地板樣品之間的誤差，設計質(zhì)量高的特點。
文檔編號G06F17/50GK102867075SQ20121019577
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者王亮, 朱貞英, 袁連太, 門永新, 李功賦, 趙福全 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司