一种半主动悬置参数辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种半主动悬置参数辨识方法，该方法包括以下步骤：S1.利用CATIA软件建立半主动悬置的几何模型；S2.将所述几何模型导入Hypermesh软件中建立半主动悬置的网格模型；S3.根据所要提取的参数，将所述网格模型中与要提取的参数相关的部分导入ADINA软件中，通过设置其边界条件，建立提取所需参数的半主动悬置的液固耦合模型；S4.求解各个参数对应的液固耦合模型，通过后续计算得到半主动悬置的参数辨识结果。该半主动悬置参数辨识方法，具有辨识精度高、成本低、效率高及可操作性强的优点，且对于半主动悬置的正向研发有很强的指导作用。

【技术实现步骤摘要】
一种半主动悬置参数辨识方法
本专利技术涉及液压悬置参数辨识方法，具体涉及一种半主动悬置参数辨识方法。
技术介绍
发动机悬置作为汽车动力总成中重要的支撑、隔振元件，对改善汽车舒适性起着至关重要的作用。传统的橡胶悬置由于其较小的阻尼和高频动态硬化效应，已无法满足汽车舒适性的要求。液压悬置的出现弥补了橡胶悬置阻尼过小的缺陷，且刚度和阻尼具有一定的频变特性，能较好地隔离发动机振动，成为一种重要的结构形式，但液压悬置结构一旦确定，其频变特性也随之确定，并不能很好适应汽车复杂运行工况的要求。近年来，半主动悬置由于其良好的工况适应性，成为国内外汽车工程领域的一个研究热点。半主动悬置是在液压悬置基础上，通过改变液体粘度如磁流变悬置，或改变结构参数如解耦膜刚度控制式，以及节流孔控制式来实现其动特性调节的。目前，对半主动悬置动特性的研究大都采用集总参数建模的方法，但如何获得准确的集总参数模型的建模参数，一直是一个亟待解决的难题。现阶段获得建模参数的方法主要是实验法，包括特征点法和不动点法等。实验法需要加工液压悬置样件，并进行多次的动特性试验测试，不仅使设计周期和开发成本增加，且无法直接用于正向开发及结构优化设计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种半主动悬置参数辨识方法，使其指导半主动悬置的正向研发工作，缩短半主动悬置研发周期，减少试验成本。本专利技术的目的可以通过以下技术手段来实现：一种半主动悬置参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.利用CATIA软件建立半主动悬置的几何模型；S2.将所述几何模型导入Hypermesh软件中建立半主动悬置的网格模型；S3.根据所要提取的参数，将所述网格模型中与要提取的参数相关的部分导入ADINA软件中，通过设置其边界条件，建立提取所需参数的半主动悬置的液固耦合模型；S4.求解各个参数对应的液固耦合模型，通过后续计算得到半主动悬置的参数辨识结果。进一步地，步骤S1中的几何模型经过了简化处理，具体由加强块、橡胶主簧、上液室液体、惯性通道液体、下液室液体、解耦膜、气体和橡胶底膜组成，将几何模型存为igs格式便可导入Hypermesh软件中。进一步地，步骤S3中的边界条件设置包括对约束边界、载荷边界以及液固耦合面边界的设置。进一步地，所述参数包括橡胶主簧静刚度Kr、等效泵压面积Ap、上液室体积刚度K1、下液室体积刚度K2、惯性通道液体惯性系数I和流量阻尼系数R，上述各参数的具体求解方法如下：1)橡胶主簧静刚度Kr将橡胶主簧和加强块的网格模型导入ADINA软件中，橡胶主簧静刚度Kr根据公式F＝Kr·X计算，式中F为外界加载力，X为橡胶主簧上端中心点的位移；计算时，在加强块中心处施加一个垂向位移载荷，约束橡胶主簧下端，通过提取液压悬置的作用反力，获得橡胶主簧上端中心点处的力-位移曲线，便可得到橡胶主簧静刚度Kr；2)等效泵压面积Ap计算等效泵压面积Ap时在液压悬置的上液室底部增加一个活塞的网格模型，仿真时给橡胶主簧中心位置施加一个向下的力推动上液室液体向下挤压，上液室液体的挤压使得所述活塞向下移动，通过计算活塞扫过的体积与橡胶主簧的位移之比，便可以得到等效泵压面积Ap。将橡胶主簧、加强块、液体及活塞的网格模型导入ADINA软件中，设置橡胶主簧的下表面与活塞的上表面、液体的上下表面为液固耦合面，具体的等效泵压面积Ap按以下公式计算得到：上式中S为活塞位移，D为活塞下端直径，X为橡胶主簧位移；3)上液室体积刚度K1将橡胶主簧、加强块、解耦膜、上液室液体及气体腔气体的网格模型导入ADINA中，上液室体积刚度K1定义为上液室压强的变化量与体积变化量之比；仿真计算时，在上液室液体下表面s施加一垂向速度v，经过一定时间t，可以得到流入上液室的液体体积和上液室的均布压强P，由此计算上液室体积刚度K1，半主动悬置具有气体腔打开和关闭这两种工作模式，仿真时，气体腔关闭定义为气体网格下表面为Wall，此时上液室内形成一个密闭的腔体，气体腔打开时取消下表面的Wall条件，此时上液室内形成一个敞开的腔体，两种工作模式下分别计算上液室体积刚度K1；4)下液室体积刚度K2计算下液室体积刚度K2只需下液室液体与橡胶底膜的网格模型，仿真时，外界液体从下液室顶部进入，进入的液体会使橡胶底膜变形，通过液体速度与时间的乘积计算流入下液室的液体体积，同时提取下液室内压强，得到压强随液体体积变化的曲线，从而可以计算出下液室体积刚度K2；5)惯性通道液体惯性系数I和流量阻尼系数R由集总参数模型式子式中P1为上液室压强，P2为下液室压强，Q为液体流量，可知，在惯性通道两端的压强差ΔP＝P1-P2、惯性通道内液体的流量Q及流量Q的变化率已知的情况下，便可以计算得到惯性通道内液体惯性系数I和流量阻尼系数R，具体计算方法如下：在时刻x，惯性通道两端的压强差、流量和流量的变化率分别用ΔPx、Qx和来表示，取n个时刻点，得：A＝UB,其中对于上式，方程中只有两个未知数I和R，但是方程组的个数却有n个，而n>>2，该方程组一般而言没有解,因此引入最小二乘法，通过最小化误差的平方和寻找方程组的最佳匹配数据，也就是寻找满足所有方程组误差最小的I和R，根据最小二乘法，可得,B＝(UTU)-1UTA,将液体和橡胶底膜网格导入ADINA中，通过提取液固耦合模型中上液室压强P1、下液室压强P2以及惯性通道中的液体流量Q数据便可以计算求得惯性通道液体惯性系数I和流量阻尼系数R。本专利技术的有益效果：1)本专利技术的半主动悬置参数识别方法成本低，时间短，效果好，可操作性强。2)本专利技术的半主动悬置参数识别方法对于半主动悬置的正向研发具有较强的指导作用。附图说明图1为现有技术中的一种半主动悬置的结构示意图；图2为半主动悬置的网格模型图；图3为半主动悬置的液固气三相耦合示意图；图4为计算橡胶主簧静刚度的仿真结果图，其中4a为橡胶主簧变形云图，4b为橡胶主簧力-位移曲线；图5为计算等效泵压面积的仿真结果图，其中5a为橡胶主簧与活塞的位移云图，5b为等效泵压面积与加载力曲线；图6为硬模式下计算上液室体积刚度的仿真结果图，其中6a为硬模式固体变形云图，6b为硬模式流体压力云图；图7为软模式下计算上液室体积刚度的仿真结果图，其中7a为软模式固体变形云图，7b为软模式流体压力云图；图8为悬置的上液室的压强-体积变化曲线，其中8a为硬模式压强-体积曲线，8b为软模式压强-体积曲线；图9为计算下液室体积刚度的仿真结果图，其中图9a为液体的压力云图，图9b为橡胶底膜的位移云图；图10为悬置的下液室的压力-体积变化曲线；图11为惯性通道液体惯性系数I和流量阻尼系数R的仿真模型；图12为图11中的随机压力P1的特性曲线，其中12a为随机压力P1的时域曲线，图12b为随机压力P1的频域曲线；图13为惯性通道出口压力P2随时间的变化曲线；图14为惯性通道内的液体流量Q随时间的变化曲线；图15为通过仿真提取的半主动悬置动特性与实验数据的对比图，其中15a为半主动悬置的动刚度曲线，15b为半主动悬置的滞后角曲线；图1中，1-第一连接螺栓、2-沉头螺栓、3-加强块、4-橡胶主簧、5-上液室、6-上壳体、7-第二连接螺栓、8-下壳体、9-橡胶底膜、10-上盖板、11-密封圈、12-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半主动悬置参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.利用CATIA软件建立半主动悬置的几何模型；S2.将所述几何模型导入Hypermesh软件中建立半主动悬置的网格模型；S3.根据所要提取的参数，将所述网格模型中与要提取的参数相关的部分导入ADINA软件中，通过设置其边界条件，建立提取所需参数的半主动悬置的液固耦合模型；S4.求解各个参数对应的液固耦合模型，通过后续计算得到半主动悬置的参数辨识结果。

【技术特征摘要】
1.一种半主动悬置参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.利用CATIA软件建立半主动悬置的几何模型；S2.将所述几何模型导入Hypermesh软件中建立半主动悬置的网格模型；S3.根据所要提取的参数，将所述网格模型中与要提取的参数相关的部分导入ADINA软件中，通过设置其边界条件，建立提取所需参数的半主动悬置的液固耦合模型；S4.求解各个参数对应的液固耦合模型，通过后续计算得到半主动悬置的参数辨识结果。2.根据权利要求1所述的一种半主动悬置参数辨识方法，其特征在于：步骤S1中的几何模型经过了简化处理，具体由加强块、橡胶主簧、上液室液体、惯性通道液体、下液室液体、解耦膜、气体和橡胶底膜组成，将几何模型存为igs格式便可导入Hypermesh软件中。3.根据权利要求2所述的一种半主动悬置参数辨识方法，其特征在于：步骤S3中的边界条件设置包括对约束边界、载荷边界以及液固耦合面边界的设置。4.根据权利要求3所述的一种半主动悬置参数辨识方法，其特征在于：所述参数包括橡胶主簧静刚度Kr、等效泵压面积Ap、上液室体积刚度K1、下液室体积刚度K2、惯性通道液体惯性系数I和流量阻尼系数R，上述各参数的具体求解方法如下：1)橡胶主簧静刚度Kr将橡胶主簧和加强块的网格模型导入ADINA软件中，橡胶主簧静刚度Kr根据公式F＝Kr·X计算，式中F为外界加载力，X为橡胶主簧上端中心点的位移；计算时，在加强块中心处施加一个垂向位移载荷，约束橡胶主簧下端，通过提取液压悬置的作用反力，获得橡胶主簧上端中心点处的力-位移曲线，便可得到橡胶主簧静刚度Kr；2)等效泵压面积Ap计算等效泵压面积Ap时在液压悬置的上液室底部增加一个活塞的网格模型，仿真时给橡胶主簧中心位置施加一个向下的力推动上液室液体向下挤压，上液室液体的挤压使得所述活塞向下移动，通过计算活塞扫过的体积与橡胶主簧的位移之比，便可以得到等效泵压面积Ap。将橡胶主簧、加强块、液体及活塞的网格模型导入ADINA软件中，设置橡胶主簧的下表面与活塞的上表面、液体的上下表面为液固耦合面，具体的等效泵压面积Ap按以下公式计算得到：

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玲，犹佐龙，刘巧斌，姜雨含，李行健，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50