空调管路加注口结构分析制造技术

一种用于车辆空调系统的虚拟测试的系统包括执行指令的基于处理器的子系统，该指令至少包括配置成渲染三维A/C管路总成几何结构表示的渲染引擎和配置成模拟A/C制冷剂充注过程的有限元分析引擎。有限元分析引擎模拟制冷剂充注过程，包括施加模拟的A/C管路总成上的垂直荷载和施加于模拟的加注口上的至少一个水平荷载中的一个或二者。有限元分析引擎计算完全施加的垂直荷载和/或水平荷载加注口偏转以及残余模拟的A/C管路总成偏转中的一个或二者。渲染引擎配置成渲染在水平和垂直荷载的模拟施加期间和/或之后加注口应变等值线表示。

Structural analysis of air duct filler

A system for virtual test of vehicle air conditioning system includes a processor execution subsystem based on the instruction, the instruction at least comprises a rendering of the 3D A/C pipeline assembly finite element simulation and rendering engine configured to A/C refrigerant filling process analysis engine geometry representation. The finite element analysis engine simulates the refrigerant charging process, including applying a vertical load on the simulated A/C pipe assembly and one or two of at least one horizontal load applied to the simulated filling port. The finite element analysis engine calculates one or two of the fully applied vertical loads and / or horizontal loads, the deflection of the filler mouth, and the residual deflection of the simulated A/C line assembly. The rendering engine is configured to render during the simulation of the horizontal and vertical loads, and the filling strain contours are indicated during and after the application.

【技术实现步骤摘要】
空调管路加注口结构分析
本公开总体上涉及车辆空调(A/C)管路。更具体地，本公开涉及比如在车辆装配期间完成的制冷剂充注过程期间，用于A/C管路总成的结构性能的分析的程序。
技术介绍
在车辆的装配过程期间，汽车制冷剂通过加注口供应给车辆空调(A/C)系统，该加注口相应地与包含A/C管路总成的管道流体连接。在制冷剂充注的过程期间，由于加注设备的重量、将加注设备连接至加注口的过程、以及在加注/充注过程期间比如在装配线上车辆的位移，加注口和A/C管道受到各种应力。然而，目前没有用于分析A/C管路完整性的标准化程序。为了满足本领域的这种需要，本公开高水平地涉及用于A/C管路的结构完整性的分析的程序和系统。有利地，程序是作为虚拟程序来完成的，在制冷剂加注的任何步骤之前并且不需要实际A/C系统元件部分的物理应力测试，这允许结构完整性的测定。在现代汽车制造工厂，这提供了显著优势，在该工厂中通常制造和装配多种汽车车型/型号，每个都潜在地需要不同的A/C管路结构/几何结构。
技术实现思路
根据本文描述的目的和益处，在一个方面，描述了用于车辆空调(A/C)系统结构的虚拟测试的计算机实现的系统。该系统包括基于可编程处理器的子系统，该子系统包括至少一个可操作以执行计算机可读指令的处理器、至少一个图形处理单元、以及至少一个存储器。在实施例中，计算机可读指令至少包括配置成渲染模拟A/C系统几何结构的三维A/C系统表示的渲染引擎，该A/C系统几何结构至少包括A/C加注口和至少一个A/C管路以及A/C管路材料性能。指令至少还包括配置成模拟A/C制冷剂充注过程的有限元分析引擎。有限元分析引擎配置成模拟制冷剂充注过程，包括通过模拟的制冷剂加注工具来施加模拟的加注口的z轴上的垂直荷载和施加于模拟的加注口的x轴上的至少一个水平荷载中的一个或二者。有限元分析引擎还配置成计算在最大施加的垂直荷载和/或水平荷载下模拟的加注口偏转以及在垂直荷载和/或水平荷载的施加之后残余模拟的加注口偏转中的一个或二者。在实施例中，有限元分析引擎配置成模拟制冷剂充注过程，包括围绕模拟的加注口的z轴沿着360度圆周施加水平荷载。有限元分析引擎在实施例中配置成模拟制冷剂充注过程，包括以45度增量方式围绕模拟的加注口的z轴沿着360度圆周施加水平荷载。在实施例中，有限元分析引擎配置成模拟制冷剂充注过程，至少包括施加和释放大约15磅力的垂直荷载以及施加和释放大约5磅力的水平荷载。渲染引擎配置成渲染在模拟的制冷剂充注过程期间和/或在模拟的制冷剂充注过程之后模拟的加注口应变等值线的三维表示。在另一方面，描述了用于车辆空调(A/C)系统结构的虚拟测试的计算机实现的方法。在下面的说明书中，示出和描述了用于车辆A/C系统的结构完整性的虚拟分析的系统和方法的实施例。如应当意识到的，装置能够有其他不同的实施例，并且在没有背离下述权利要求中提出和描述的装置和方法的情况下，其几个细节全部能够在不同的明显方面修改。因此，附图和说明书本质上应该被认为是说明性的而不是限制性的。附图说明结合在本文中并且形成说明书的一部分的附图说明了用于车辆A/C系统的结构完整性的虚拟分析的公开的系统和方法的几个方面，并且和说明书一起用于解释其某些原则。在附图中：图1描述了代表性的车辆A/C管路几何结构；图2描述了用于图1的A/C几何结构的代表性的制冷剂充注过程；图3以流程图形式描述了根据本公开的用于车辆A/C系统的结构完整性的虚拟分析的方法；图4描述了代表性的虚拟A/C系统几何结构；图5示出了代表性的A/C几何结构偏转图；图6图示地说明了用于实施图3所示的方法的代表性系统；图7以流程图形式示出了代表性的加注口工作流程分析；图8描述了代表性的A/C管路结构；图9A描述了使用图6的系统和图3的方法渲染的代表性的三维A/C几何结构，并且示出A/C管路对施加荷载力的偏转响应；以及图9B绘制了图9A的A/C几何结构的代表性偏转。现在将详细参考用于车辆A/C系统的结构完整性的虚拟分析的公开的系统和方法的实施例，其示例在附图中进行说明，其中相同的附图标记表示相同的特征。具体实施方式以高水平，本公开针对用于评估A/C系统的制冷剂管路的结构性能的计算机辅助工程程序和系统。系统模拟通过在车辆装配期间通常使用的制冷剂充注设备施加于A/C系统的元件上的力。系统和程序将这种力以及A/C管路几何结构和材料性能纳入考虑，并且确定通过制冷剂充注设备施加于A/C系统的元件上的最大偏转和最大应力。通过描述的程序和系统，在原型制造和物理测试之前，可以选择、测试和优化A/C管路几何结构和材料。现在参考图示地说明代表性的车辆A/C制冷剂系统100的图1。众所周知，系统100至少包括多个A/C管路102和加注口104，制冷剂通过加注口104分配到A/C系统中。其他已知的元件包括一个或多个接头106、软管108、消音器110、压接部(crimps)112、倒钩114、套筒116和传感器118。当然，所示系统100仅是代表性的，并且可以根据从车辆品牌/型号到车辆品牌/型号的大小、部件等而变化。如图2所示，在用制冷剂充注系统100的过程期间，充注工具200连接至加注口104。加注口104打开以允许将制冷剂分配到系统100中。在车辆制造过程期间，在最终车身装配之后并且在车辆运送出去之前，这通常首先发生。在制冷剂加注过程期间，比如在连接过程期间并且由于制冷剂加注设备的重量，充注工具200把某些应力和位移施加于系统100的元件上。特别地，充注工具和相关设备沿着加注口104的z轴(参照箭头A)施加垂直荷载。同样，当制冷剂加注过程执行作为车辆的制造/最终装配的一部分时，因为车辆通常比如通过输送机而沿着装配线移动，横向或水平荷载通过充注工具和设备沿着加注口104的x轴施加。为此，需要确定车辆A/C系统100的结构完整性是必要的，以确保在制冷剂加注过程期间它将不会损坏或永久变形。作为一非限制性示例，某些行业性能标准要求当受到5磅力(lbf)垂直力和5lbf水平力时制冷剂加注口和连接的制冷剂管道不得损坏或永久变形。通常通过执行实际A/C管路结构的物理应力测试来完成这种测试。然而，如上所述，物理应力测试实际原型A/C管路几何结构强加了显著的时间和劳动力/设备成本，特别是当任何人考虑在特定的制造工厂中制造和装配的多个汽车车型/型号时，每个都潜在地需要不同的A/C结构/几何结构。为了解决这个问题，本公开描述了用于执行当受到在制冷剂加注过程期间通常遇到的荷载时的A/C管路强度和刚度性能的标准化虚拟分析的计算机实现的系统。如将要领会的是，描述的系统允许以任何所需的几何结构/结构并且使用任何所需材料来提供A/C系统的虚拟表示，并且确定对在典型的制冷剂加注过程期间可能遇到的垂直和水平荷载的A/C管路总成响应。在没有必须对原型A/C系统执行物理应力测试的情况下，这允许获得在制冷剂加注过程期间的A/C管路设计鲁棒性的测量。参考图3，描述的计算机实现的系统执行用于分析虚拟A/C系统管路强度/刚度的方法300。如将要领会的是，可以顺序、同时或组合地执行描述的方法步骤。方法包括建模以配置虚拟A/C几何结构400(参照图4)的步骤302，其包括合并与构成A/C系统的材料有关的数据。配置的虚拟A/C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆空调(A/C)系统结构的虚拟测试的计算机实现的系统，所述系统包含：基于可编程处理器的子系统，所述子系统包括至少一个可操作以执行计算机可读指令的处理器、至少一个图形处理单元、以及至少一个存储器，所述指令至少包括：a)配置成渲染模拟A/C管路总成几何结构的三维A/C系统表示的渲染引擎，所述A/C管路总成几何结构至少包括加注口、至少一个A/C管路、以及至少一个A/C管路总成边界条件；以及b)配置成模拟A/C制冷剂充注过程的有限元分析引擎。

【技术特征摘要】
2015.10.30 US 14/927,7611.一种用于车辆空调(A/C)系统结构的虚拟测试的计算机实现的系统，所述系统包含：基于可编程处理器的子系统，所述子系统包括至少一个可操作以执行计算机可读指令的处理器、至少一个图形处理单元、以及至少一个存储器，所述指令至少包括：a)配置成渲染模拟A/C管路总成几何结构的三维A/C系统表示的渲染引擎，所述A/C管路总成几何结构至少包括加注口、至少一个A/C管路、以及至少一个A/C管路总成边界条件；以及b)配置成模拟A/C制冷剂充注过程的有限元分析引擎。2.如权利要求1所述的系统，其中所述有限元分析引擎配置成通过模拟的制冷剂加注工具来模拟施加所述模拟的A/C管路总成的z轴上的垂直荷载和施加于所述模拟的加注口的x轴上的至少一个水平荷载中的一个或二者。3.如权利要求2所述的系统，其中所述有限元分析引擎配置成计算在完全施加的垂直荷载和/或水平荷载下模拟的加注口偏转以及在施加所述完全施加的垂直荷载和/或所述水平荷载之后残余模拟的A/C管路总成偏转中的一个或二者。4.如权利要求3所述的系统，其中所述渲染引擎配置成渲染在所述完全施加的垂直荷载和/或水平荷载期间和/或之后模拟的A/C管路应变等值线的三维表示。5.如权利要求2所述的系统，其中所述有限元分析引擎配置成模拟围绕所述模拟的加注口的所述z轴沿着360度圆周以增量方式施加所述水平荷载。6.如权利要求1所述的系统，其中所述指令进一步地包括限定构成所述模拟的A/C管路总成的一种或多种材料的材料性能。7.如权利要求2所述的系统，其中所述有限元分析引擎配置成至少模拟大约15磅力的垂直荷载的施加和释放。8.如权利要求2所述的系统，其中所述有限元分析引擎配置成至少模拟大约5磅力的水平荷载的施加和释放。9.一种用于车辆空调(A/C)系统结构的虚拟测试的计算机实现的方法，所述方法包含：使用基于可编程处理器的子系统使所述A/C系统的三维表示经受模拟的制冷剂充注过程，其中所述子系统包括至少一个可操作以执行计算机可读指令的中央处理单元、至少一个图形处理单元、以及至少一个存储器，所述指令至少包括：a)配置成渲染模拟A/C管路总成几何结构的三维A/C系统表示的渲染引擎，所述A/C管路总成几何结构至少包括加注口、至少一个A/C管路、以及至少一个A/C管路总成边界条件；以及b)配置成模拟A/C制冷剂充注过程的有限元分析引擎。10.如权利要求9所述的方法，包括配置所述有限元分析引擎以通过模拟的制冷剂加注工具来模拟施加所述模拟的A/C管路总...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳多·查韦斯，奥尔莫·达里奥·维莱加斯·洛佩斯，拉斐尔·尤斯坎加，特伦顿·S·米汉，费利佩·卢纳·博尼利亚，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US