確定車身連接點的靜剛度的方法及裝置與流程

2023-05-03 19:17:22 2

本公開涉及汽車技術領域，特別涉及一種確定車身連接點的靜剛度的方法及裝置。

背景技術：

車身外的各種振動激勵通過車身內的連接點傳遞至車身，引起車身振動和車內噪聲，從而傳遞給人體。當車身的一個連接點的靜剛度越高時，該連接點處的減振效果越好。

目前，主要通過以下方式確定車身內一連接點的靜剛度：建立白車身的車身有限元模型，模擬對車身進行約束，保證車身的加速度為0；結合車身被約束的方式以及車身有限元模型，計算在該一連接點上施加靜態力時所引起的該連接點的靜態位移，根據靜態位移以及靜態力計算該連接點的靜剛度。

該方法中未統一規定如何對車身進行約束。然而，使用不同的方式對車身進行約束時，計算出的該連接點的靜態位移也存在差異，且差異較大。因此，利用目前提供的確定靜剛度方法確定出的連接點的靜剛度，不能夠作為評價車身性能的指標。

技術實現要素：

本公開提供一種確定車身連接點的靜剛度的方法及裝置。所述技術方案如下：

根據本公開實施例的第一方面，提供一種確定車身連接點的靜剛度的方法，所述方法包括：

建立白車身對應的車身有限元模型，所述車身有限元模型包括多個車身部件，所述多個車身部件中的每個車身部件對應所述白車身中的一個實際車身部件，所述每個車身部件的厚度與材料參數分別與所述每個車身部件對應的實際車身部件的厚度和材料參數相同；

獲取預設的用於計算連接點動態位移的計算模型，設置所述計算模型的邊界條件為自由邊界條件，不施加任何約束，設置所述計算模型的動態激勵力的激勵頻率範圍為2至200赫茲；

根據預設的動態激勵力、所述車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過所述計算模型計算車身內一連接點在所述激勵頻率範圍內多個激勵頻率下的動態位移，設定利用模態法計算動態位移的所述車身模態頻率範圍為0.1至400赫茲；

根據所述動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算所述連接點的等效靜剛度。

可選的，所述預定激勵頻率為2赫茲。

可選的，所述方法還包括：

獲取與所述連接點相連的柔性連接元件的剛度；

根據所述柔性連接元件的剛度和所述連接點的等效靜剛度，計算所述連接點對應的隔振率。

可選的，所述根據所述柔性連接元件的剛度和所述連接點的等效靜剛度，計算所述連接點對應的隔振率，包括：

利用以下公式計算所述連接點對應的隔振率v；

其中，k為所述連接點的等效靜剛度，kb為所述柔性連接元件的剛度。

可選的，所述方法還包括：

在所述連接點對應的隔振率高於0.83時，判定所述連接點處的隔震效果合格。

根據本公開實施例的第二方面，提供一種確定車身連接點的靜剛度的裝置，所述裝置包括：

建立模塊，用於建立白車身對應的車身有限元模型，所述車身有限元模型包括多個車身部件，所述多個車身部件中的每個車身部件對應所述白車身中的一個實際車身部件，所述每個車身部件的厚度與材料參數分別與所述每個車身部件對應的實際車身部件的厚度和材料參數相同；

第一獲取模塊，用於獲取預設的用於計算連接點動態位移的計算模型，設置所述計算模型的邊界條件為自由邊界條件，不施加任何約束，設置所述計算模型的動態激勵力的激勵頻率範圍為2至200赫茲；

第二計算模塊，用於根據預設的動態激勵力、所述車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過所述計算模型計算車身內一連接點在所述激勵頻率範圍內多個激勵頻率下的動態位移，設定利用模態法計算動態位移的所述車身模態頻率範圍為0.1至400赫茲；

第三計算模塊，用於根據所述動態激勵力和所述第二計算模塊計算出的預定激勵頻率下的動態位移，計算所述連接點的等效靜剛度。

可選的，所述預定激勵頻率為2赫茲。

可選的，所述裝置還包括：

第二獲取模塊，用於獲取與所述連接點相連的柔性連接元件的剛度；

第四計算模塊，用於根據所述第二獲取模塊獲取到的柔性連接元件的剛度和所述第三計算模塊計算出的連接點的等效靜剛度，計算所述連接點對應的隔振率。

可選的，所述第四計算模塊，還用於：

利用以下公式計算所述連接點對應的隔振率v；

其中，k為所述連接點的等效靜剛度，kb為所述柔性連接元件的剛度。

可選的，所述裝置還包括：

判定模塊，用於在所述連接點對應的隔振率高於0.83時，判定所述連接點處的隔震效果合格。

本公開實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

通過建立白車身對應的車身有限元模型；獲取預設的用於計算一連接點的動態位移的計算模型，設置該計算模型中的邊界條件為自由邊界條件，即不施加任何約束，在計算模型中設置動態激勵力的激勵頻率範圍為2赫茲至200赫茲；根據該動態激勵力、該車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過該計算模型計算車身內一連接點在激勵頻率範圍內多個激勵頻率下的動態位移，該車身模態頻率範圍為0.1至400赫茲；根據該動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算該連接點的等效靜剛度。由於車身模態頻率的取值從0.1hz開始，因此避開了車身的剛體模態(六階剛體模態的頻率為0)的影響，達到模擬約束車身的效果，而且當預定激勵頻率越接近0時，計算模型計算出的該連接點在預定激勵頻率下的動態位移越接近連接點的靜態位移，因此利用該動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算該連接點的動態剛度可以確定為該點的等效靜剛度；解決了目前加載靜態力計算出的靜剛度不能夠作為穩定可靠評價車身性能的指標的技術問題，使計算出的等效靜剛度能夠作為評價車身性能的指標的效果。

應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性的，並不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，並於說明書一起用於解釋本公開的原理。

圖1是根據一示例性實施例示出的一種確定車身連接點的靜剛度的方法的流程圖；

圖2是根據另一示例性實施例示出的一種確定車身連接點的靜剛度的方法的流程圖；

圖3是是根據一示例性實施例示出的一種白車身的結構示意圖；

圖4是根據一示例性實施例示出的一種確定車身連接點的靜剛度的裝置的框圖。

具體實施方式

這裡將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

圖1是根據一示例性實施例示出的一種確定車身連接點的靜剛度的方法的流程圖，該方法可應用於諸如平板電腦、桌上型電腦之類的終端。該確定車身連接點的靜剛度的方法可以包括如下幾個步驟。

在步驟101中，建立白車身對應的車身有限元模型，車身有限元模型包括多個車身部件，多個車身部件中的每個車身部件對應白車身中的一個實際車身部件，每個車身部件的厚度與材料參數分別與每個車身部件對應的實際車身部件的厚度和材料參數相同。

在步驟102中，獲取預設的用於計算連接點動態位移的計算模型，設置該計算模型中的邊界條件為自由邊界條件，即不施加任何約束，設置該計算模型的動態激勵力的激勵頻率範圍為2赫茲至200赫茲。

在步驟103中，根據預設的動態激勵力、該車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過該計算模型計算車身內一連接點在該激勵頻率範圍內多個激勵頻率下的動態位移，設定利用模態法計算動態位移的車身模態頻率範圍為0.1赫茲至400赫茲。

在步驟104中，根據預定激勵頻率下的動態激勵力和動態位移，計算該連接點的等效靜剛度。

綜上所述，本公開實施例中提供的確定車身連接點的靜剛度的方法，通過建立白車身對應的車身有限元模型；獲取預設的用於計算一連接點的動態位移的計算模型，設置該計算模型中的邊界條件為自由邊界條件，即不施加任何約束，在計算模型中設置動態激勵力的激勵頻率範圍為2赫茲至200赫茲；根據該動態激勵力、該車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過該計算模型計算車身內一連接點在激勵頻率範圍內多個激勵頻率下的動態位移，該車身模態頻率範圍為0.1至400赫茲；根據該動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算該連接點的等效靜剛度。由於車身模態頻率的取值從0.1hz開始，因此避開了車身的剛體模態(六階剛體模態的頻率為0)的影響，達到模擬約束車身的效果，而且當預定激勵頻率越接近0時，計算模型計算出的該連接點在預定激勵頻率下的動態位移越接近連接點的靜態位移，因此利用該動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算該連接點的動態剛度可以確定為該點的等效靜剛度；解決了目前加載靜態力計算出的靜剛度不能夠作為穩定可靠評價車身性能的指標的技術問題，使計算出的等效靜剛度能夠作為評價車身性能的指標的效果。

圖2是根據另一示例性實施例示出的一種確定車身連接點的靜剛度的方法的流程圖，該方法可應用於諸如平板電腦、桌上型電腦之類的終端。該確定車身連接點的靜剛度的方法可以包括如下幾個步驟。

在步驟201中，建立白車身對應的車身有限元模型，車身有限元模型包括多個車身部件，多個車身部件中的每個車身部件對應白車身中的一個實際車身部件，每個車身部件的厚度與材料參數分別與每個車身部件對應的實際車身部件的厚度和材料參數相同。

一般來講，白車身是指完成焊接、未塗裝的車身，通常不包括車門、引擎蓋和後備箱蓋。請參見圖3，圖3是是根據一示例性實施例示出的一種白車身的結構示意圖。

在為白車身建立車身有限元模型時，可以通過計算機輔助工程(computeraidedengineering，cae)軟體建立白車身的有限元模型，例如利用hypermesh軟體(一種建模軟體)建立白車身的有限元模型。

其中，建立的有限元模型通常由多個有限元網格單元組成，有限元網格單元的頂點可以為車身上的硬點，每個有限元網格單元的形狀和大小可用戶自定義，有限元網格的形狀可以為三角形、四邊形等等。

例如，用戶可設定有限元網格單元的形狀為四邊形，有限元網格單元為10毫米乘以10毫米的網格。

本步驟的實現可以為：按照白車身中每個實際車身部件建立一個車身部件，該車身部件的幾何外形與該實際車身部件基本一致；為每個車身部件包括的有限元網格單元設置的屬性，設置的屬性包括該車身部件對應實際車身部件的厚度與材料參數，這裡所講的材料參數可以包括質量密度、彈性模量、泊松比。

在步驟202中，獲取預設的用於計算連接點的動態位移的計算模型，設置該計算模型為自由邊界條件，即不對車身有限元模型施加任何約束，設置該計算模型的動態激勵力的激勵頻率範圍為2赫茲至200赫茲。

其中，車身內車身部件之間可通過螺栓連接，通過螺栓相連接的兩個部件中的一個部件上設置有螺栓孔，通常將該螺栓孔的中心看作這兩個部件的連接點。

本實施例中，計算模型是利用模態法計算該連接點在預設動態力下的位移響應結果。車身模態頻率的取值從0.1hz開始，因此避開了車身的剛體模態(六階剛體模態的頻率為0)的影響，請參見步驟203。最後取激勵頻率2hz的位移結果，也即動態位移，計算連接點的等效靜剛度。由於2hz近似於靜態，取值接近於0，即用2hz的動態位移「等效」於靜態位移，所以此時利用激勵頻率2hz的位移結果計算出的剛度被叫做「等效靜剛度」，請參見步驟204。

本步驟的實現可以為：獲取車身內一連接點，獲取該連接點對應的計算模型。其中，本步驟中獲取的連接點可以為用戶從車身內多個連接點中選中的一個連接點。

在步驟203中，根據預設的動態激勵力、該車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過該連接點對應的計算模型計算車身內該連接點在動態激勵力的作用下的動態位移，車身模態頻率範圍為0.1赫茲至400赫茲，該動態激勵力的激勵頻率範圍為2赫茲至200赫茲。

其中，動態激勵力可由開發人員設定，開發人員在設定動態激勵力時，可在該計算模型中設定動態激勵力的振幅以及初始相位。比如，動態激勵力f＝s×cos(ωt+f)，s為用戶設定的動態激勵力的振幅，ω為激勵頻率範圍中的任一激勵頻率，t為時間，f為初始相位。

由於計算模型中輸入的是動態激勵力的激勵頻率範圍，計算模型可計算出該連接點在任一激勵頻率的動態激勵力作用下，該連接點的響應振幅和初始相位；計算出的響應振幅為該連接點在該激勵頻率的動態激勵力作用下的動態位移。其中，這裡所講的任一激勵頻率是指計算模型中設置的動態激勵力的激勵頻率範圍內激勵頻率。

本實施例的目的在於計算車身內某一連接點的等效靜剛度。需要說明的是，在車身內某一連接點被施加力、該車身的加速度為0的情況下，該連接點在該力的作用下發生的位移稱為靜態位移，技術人員通常將該力與靜態位移的比值確定為該連接點的靜剛度。在車身內某一連接點被施加力、該車身的加速度不為0的情況下，該連接點在該力的作用下發生的位移稱為動態位移。

在車身未被約束的情況下，車身內部各點的相對位置不變，車身發生平移或者轉動被稱為車身的剛體模態，可見車身處於剛體模態時其加速度不為0。一般來講，車身處於剛體模態時，車身被施加的力的激勵頻率為0hz。本實施例中，為了使利用計算模型計算出的動態位移接近連接點的靜態位移，將車身模態頻率範圍設置為0.1赫茲至400赫茲，也即將0赫茲排除在外，達到模擬約束車身的效果，模擬車身的加速度為0。

在步驟204中，利用該動態激勵力的振幅除以預定激勵頻率下的該連接點的動態位移，將得到商確定為該連接點的等效靜剛度。

理論上，當連接點上被施加的動態激勵力的激勵頻率為0赫茲時，該連接點在該力的作用發生的位移為靜態位移。在本步驟中選擇的動態激勵力的激勵頻率越接近0時，利用計算模型計算出的該連接點在該力的作用下發生的動態位移，越接近該連接點在該力的作用下發生的靜態位移。因此，這裡的預定激勵頻率可以為2hz，接近0hz，預定激勵頻率的動態激勵力作用下，計算模型計算出該連接點的動態位移的取值接近該連接點的靜態位移。

在步驟205中，獲取與該連接點相連的柔性連接元件的剛度，根據該柔性連接元件的剛度和該連接點的等效靜剛度，計算該連接點對應的隔振率。

這裡所講的柔性連接元件可以為隔振器、橡膠墊、懸置等。柔性連接元件與該連接點柔性連接，減弱了車身中傳遞的力，整車振動和噪聲也隨之減小。連接點的減振效果可以通過隔振率來表示，隔振率越大，減振效果越好，從車身傳遞給人體的振動和噪聲就越小。

具體地，可利用以下公式計算該連接點對應的隔振率v；

其中，k為該連接點的等效靜剛度，kb為該柔性連接元件的剛度，柔性連接元件的剛度為柔性連接元件的材料參數。

在步驟206中，在該連接點對應的隔振率高於第一數值時，判定該連接點處的隔震效果合格。

可選的，該第一數值為0.83，在該連接點對應的隔振率高於0.83時，判定所述連接點處的隔震效果合格。

系統開發人員還可設定第二數值，第二數值高於第一數值，當該連接點對應的隔振率高於第二數值時，判定該連接點處的隔震效果好。例如，該第二數值可以數值為0.9。

綜上所述，本公開實施例中提供的確定車身連接點的靜剛度的方法，通過建立白車身對應的車身有限元模型；獲取預設的用於計算一連接點的動態位移的計算模型，設置該計算模型中的邊界條件為自由邊界條件，即不施加任何約束，在計算模型中設置動態激勵力的激勵頻率範圍為2赫茲至200赫茲；根據該動態激勵力、該車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過該計算模型計算車身內一連接點在激勵頻率範圍內多個激勵頻率下的動態位移，該車身模態頻率範圍為0.1至400赫茲；根據該動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算該連接點的等效靜剛度。由於車身模態頻率的取值從0.1hz開始，因此避開了車身的剛體模態(六階剛體模態的頻率為0)的影響，達到模擬約束車身的效果，而且當預定激勵頻率越接近0時，計算模型計算出的該連接點在預定激勵頻率下的動態位移越接近連接點的靜態位移，因此利用該動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算該連接點的動態剛度可以確定為該點的等效靜剛度；解決了目前加載靜態力計算出的靜剛度不能夠作為穩定可靠評價車身性能的指標的技術問題，使計算出的等效靜剛度能夠作為評價車身性能的指標的效果。

下述為本公開裝置實施例，可以用於執行本公開方法實施例。對於本公開裝置實施例中未披露的細節，請參照本公開方法實施例。

圖4是根據一示例性實施例示出的一種確定車身連接點的靜剛度的裝置的框圖，該確定車身連接點的靜剛度的裝置可以通過軟體、硬體或者兩者的結合實現成為終端的部分或者全部。該確定車身連接點的靜剛度的裝置可以包括：建立模塊401、第一獲取模塊402、第一計算模塊403、第二計算模塊404和第三計算模塊405。

建立模塊401，用於建立白車身對應的車身有限元模型，該車身有限元模型包括多個車身部件，該多個車身部件中的每個車身部件對應白車身中的一個實際車身部件，每個車身部件的厚度與材料參數分別與該每個車身部件對應的實際車身部件的厚度和材料參數相同；

第一獲取模塊402，用於獲取預設的用於計算連接點動態位移的計算模型，設置該計算模型的邊界條件為自由邊界條件，不施加任何約束，設置該計算模型的動態激勵力的激勵頻率範圍為2赫茲至200赫茲；

第二計算模塊404，用於根據預設的動態激勵力、該車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過該計算模型計算車身內一連接點在該激勵頻率範圍內多個激勵頻率下的動態位移，設定利用模態法計算動態位移的該車身模態頻率範圍為0.1赫茲至400赫茲；

第三計算模塊405，用於根據動態激勵力和第二計算模塊404計算出的預定激勵頻率下的動態位移，計算所述連接點的等效靜剛度。

可選的，預定激勵頻率為2赫茲。

可選的，該確定車身連接點的靜剛度的裝置還包括：第二獲取模塊和第四計算模塊。

第二獲取模塊，用於獲取與該連接點相連的柔性連接元件的剛度；

第四計算模塊，用於根據第二獲取模塊獲取到的柔性連接元件的剛度和第三計算模塊405計算出的連接點的等效靜剛度，計算該連接點對應的隔振率。

可選的，該第四計算模塊，還用於：

利用以下公式計算該連接點對應的隔振率v；

其中，k為該連接點的等效靜剛度，kb為該柔性連接元件的剛度。

可選的，該確定車身連接點的靜剛度的裝置還包括：判定模塊。

判定模塊，用於在該連接點對應的隔振率高於0.83時，判定該連接點處的隔震效果合格。

綜上所述，本公開實施例中提供的確定車身連接點的靜剛度的裝置，通過建立白車身對應的車身有限元模型；獲取預設的用於計算一連接點的動態位移的計算模型，設置該計算模型中的邊界條件為自由邊界條件，即不施加任何約束，在計算模型中設置動態激勵力的激勵頻率範圍為2赫茲至200赫茲；根據該動態激勵力、該車身有限元模型包括每個車身部件的厚度和材料參數，以及預設的車身模態頻率範圍，通過該計算模型計算車身內一連接點在激勵頻率範圍內多個激勵頻率下的動態位移，該車身模態頻率範圍為0.1至400赫茲；根據該動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算該連接點的等效靜剛度。由於車身模態頻率的取值從0.1hz開始，因此避開了車身的剛體模態(六階剛體模態的頻率為0)的影響，達到模擬約束車身的效果，而且當預定激勵頻率越接近0時，計算模型計算出的該連接點在預定激勵頻率下的動態位移越接近連接點的靜態位移，因此利用該動態激勵力和預定激勵頻率下的動態位移，計算該連接點的動態剛度可以確定為該點的等效靜剛度；解決了目前加載靜態力計算出的靜剛度不能夠作為穩定可靠評價車身性能的指標的技術問題，使計算出的等效靜剛度能夠作為評價車身性能的指標的效果。

需要說明的一點是，上述實施例提供的裝置在實現其確定車身連接點的等效靜剛度的功能時，僅以上述各個程序模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據實際需要而將上述功能分配由不同的程序模塊完成，即將終端的內容結構劃分成不同的程序模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。

關於上述實施例中的裝置，其中各個模塊執行操作的具體方式已經在有關該方法的實施例中進行了詳細描述，此處將不做詳細闡述說明。

本公開還提供了一種非臨時性計算機可讀存儲介質，該非臨時性計算機可讀存儲介質中存儲有一個或一個以上的指令，當該一個或一個以上的指令被終端的處理器執行時可實現圖1或圖2中示出的任一步驟。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的發明後，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本公開的一般性原理並包括本公開未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正範圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本公開並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本公開的範圍僅由所附的權利要求來限制。