一种焊缝疲劳计算方法技术

本发明专利技术公开了一种焊缝疲劳计算方法，应用于汽车悬架系统，包括以下步骤：根据汽车悬架系统的参数的和三维模型，基于Adams建立悬架多体动力学模型；采集路谱信号，利用多体动力学模型进行虚拟迭代分析，得到路面的疲劳载荷；根据汽车悬架系统的三维模型，基于Hypermesh建立悬架及焊缝有限元模型；根据悬架有限元模型，采用惯性释放法进行单位载荷强度分析；根据单位荷载强度分析的结果，以及路面的疲劳载荷，基于Ncode对焊缝疲劳分析，得到汽车悬架的焊缝疲劳损伤值。综合采用Adams建立多体动力学模型、Hypermesh建立有限元模型和Ncode对焊缝疲劳分析，得到汽车悬架的焊缝疲劳损伤值，同时还配合虚拟迭代分析，大大提高了模拟精度，提升了模拟效果。

A Method for Calculating Weld Fatigue

【技术实现步骤摘要】
一种焊缝疲劳计算方法
本专利技术涉及汽车检测
，特别是涉及一种焊缝疲劳计算方法。
技术介绍
随着汽车工业的飞速发展和人们生活水平的提升，汽车已经成为人们出行、货运等不可或缺的交通工具之一。在汽车的零部件中，如汽车悬架，其部分安装结构采用焊接，不同的焊接方法达到的强度会有所不同，为了评估车辆安全，需对焊缝的疲劳损伤值进行模拟计算。目前，焊缝的疲劳计算方法多采用单一的有限元模型进行模拟计算，根据对应部件的参数以及模拟路面，实现焊缝的疲劳损伤值的计算。现有的焊缝疲劳计算方法只采用单一的有限元模型，其存在部分模拟效果较差的点，模拟精度较低。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种模拟精度高的焊缝疲劳计算方法。一种焊缝疲劳计算方法，应用于汽车悬架系统，其特征在于，包括以下步骤：根据汽车悬架系统的参数的和三维模型，基于机械系统动力学自动分析软件Adams建立悬架多体动力学模型；采集路谱信号，利用所述悬架多体动力学模型进行虚拟迭代分析，得到路面的疲劳载荷；根据所述汽车悬架系统的三维模型，基于有限元分析软件Hypermesh建立悬架及焊缝有限元模型；根据所述悬架及焊缝有限元模型，采用惯性释放法进行单位载荷强度分析；根据所述单位荷载强度分析的结果，以及路面的疲劳载荷，基于疲劳分析软件Ncode进行焊缝疲劳分析，得到汽车悬架的焊缝疲劳损伤值。本专利技术的有益效果是：综合采用Adams建立多体动力学模型、Hypermesh建立有限元模型和Ncode对焊缝疲劳分析，得到汽车悬架的焊缝疲劳损伤值，同时还配合虚拟迭代分析，大大提高了模拟精度，提升了模拟效果。另外，根据本专利技术提供的焊缝疲劳计算方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述汽车悬架系统的参数包括硬点坐标、衬套刚度曲线、弹簧刚度、减震器速度阻尼力曲线、各个零部件质量、悬架轴荷和轮胎三向刚度。进一步地，基于机械系统动力学自动分析软件Adams建立悬架多体动力学模型的步骤包括：采用Adams软件创建汽车悬架系统的硬点坐标，创建汽车悬架系统的各零部件的几何信息；根据各零部件的几何信息，创建各零部件之间的连接关系；将所述汽车悬架系统的三维模型的中性文件导入Adams软件中，更新三维模型的对应属性文件以及汽车悬架系统的参数，得悬架多体力学模型。进一步地，所述汽车悬架系统包括前悬架系统和后悬架系统，所述悬架多体动力学模型包含前悬架多体动力学模型组分及后悬架多体动力学模型组分，分别对应于所述前悬架系统和所述后悬架系统，所述后悬架系统包括稳定杆，所述后悬架多体动力学模型组分中对应所述稳定杆的模型组分的建立步骤包括：采用所述Adams软件根据所述稳定杆的中线获得稳定杆硬点坐标；采用所述Aadams软件的横梁模块输入所述稳定杆的稳定直径，获得稳定杆模型；根据所述稳定杆模型搭建稳定杆连杆部件，获得所述稳定杆的模型组分。进一步地，所述采集路谱信号，利用所述悬架多体动力学模型进行虚拟迭代分析的步骤包括：采集路面的白噪声信号，将所述白噪声信号输入所述悬架多体动力学模型中得到白噪声响应，通过所述白噪声信号和白噪声响应拟合得到传递函数，再根据所述传递函数推导出反函数，得到逆传递函数；向所述悬架多体动力学模型输入路面的目标信号，通过所述逆传递函数得到输入激励和输入响应；反复随机修正所述输入激励，直至所述输入响应与所述目标信号之比为指定范围值，提取所述汽车悬架系统的各个外连点路面的时域虚拟路谱载荷，即所述路面的疲劳载荷。进一步地，所述根据所述汽车悬架系统的三维模型，基于Hypermesh建立悬架及焊缝有限元模型的步骤包括：将所述汽车悬架的三维模型导入至Hypermesh软件中，采用中面模块对其各个部件进行抽取中面和几何清理，基于尺寸为4mm的壳单元对各个部件进行网格划分处理；对所述各个部件之间的螺栓依次采用刚性单元模拟、杆单元模拟和刚性单元模拟；对所述各个部件之间的焊缝采用两排四边形壳单元模拟，其中一排单元与母材成90°共节点，另外一排单元与母材成45°共节点，焊缝单元的厚度为相连部件厚度之和除以焊缝类型分为搭接焊和T型焊，以此建立焊缝有限元模型；对所述悬架与车身安装点、后上控制臂安装点、前下控制臂安装点和后下控制臂安装点均采用刚性单元模拟，根据所述各个部件的实际材料建立材料属性并赋予其厚度值，以此建立悬架有限元模型。进一步地，所述根据悬架有限元模型和路面的疲劳荷载，采用惯性释放法进行单位载荷强度分析的步骤包括：基于悬架及其焊缝有限元模型分别在汽车悬架与车身安装点、后上控制臂安装点、前下控制臂安装点和后下控制臂安装点分别加载X、Y、Z方向的单位力和单位扭矩；基于有限元分析软件Nastran软件采用惯性释放法对汽车悬架和焊缝进行强度分析，获取在单位载荷激励下悬架及其焊缝的应力和应变信息，即单位载荷的强度分析结果。进一步地，所述基于Ncode对焊缝疲劳分析，得到汽车悬架的焊缝疲劳损伤值的步骤包括：基于Ncode软件导入输入模块、焊缝分析模块、显示模块和输出模块；在所述输入模块中导入单位载荷的强度分析结果，修改材料组模块的特征为搭接焊缝组和T型焊缝组；在所述输出模块属性的类型中设置为Hypermesh；在所述焊缝分析模块中，执行编辑映射功能，其中加载类型选择占空因数，添加11个时间序列并设置相应的循环次数，在负载模块中导入单位载荷的各个分析工况，在时间序列中导入各个路面的疲劳载荷，执行对焊缝疲劳分析，输出结果即为汽车悬架的焊缝疲劳损伤值。进一步地，所述基于Ncode对焊缝疲劳分析，得到汽车悬架的焊缝疲劳损伤值还包括在焊缝分析模块中加载焊缝疲劳曲线，包括以下步骤：执行焊缝分析模块中的材质映射编辑功能，其中搭接焊缝组和材料库中选择接缝钢；分别执行焊趾、焊根和焊喉功能，其中材料组设置为T型焊缝组，即实现加载焊缝疲劳曲线。进一步地，所述对焊缝疲劳分析包括以下步骤：选择所述焊缝分析模块中的高级编辑模块，执行焊缝重叠功能，其中，名称组中设置为搭接焊缝组，执行类型设置为焊缝，实体数据类型设置为压力，焊缝类型设置为重叠，焊缝分析点设置为中元；继续执行所述高级编辑模块项中的焊缝圆角功能，其中名称组设置为T型焊缝组，执行类型设置为焊缝，实体数据类型设置为压力，焊缝类型设置为圆角，焊缝分析点设置为中元；执行所述焊缝分析模块中的特征功能，将所述搭接焊缝组和所述T型焊缝组的类型均设置为应力，并选中相应的组，以此对其进行疲劳分析，得到悬架的焊缝疲劳损伤。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术第一实施例的焊缝疲劳计算方法的流程图；图2是本专利技术第一实施例的悬架多体动力学模型的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。请参阅图1，本专利技术的第一实施例提出一种焊缝疲劳计算方法，应用于汽车悬架系统，包括以下步骤：S1.根据汽车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊缝疲劳计算方法，应用于汽车悬架系统，其特征在于，包括以下步骤：根据汽车悬架系统的参数的和的三维模型，基于机械系统动力学自动分析软件Adams建立悬架多体动力学模型；采集路谱信号，利用所述悬架多体动力学模型进行虚拟迭代分析，得到路面的疲劳载荷；根据所述汽车悬架系统的三维模型，基于有限元分析软件Hypermesh建立悬架及焊缝有限元模型；根据所述悬架及焊缝有限元模型，采用惯性释放法进行单位载荷强度分析；根据所述单位荷载强度分析的结果，以及所述路面的疲劳载荷，基于疲劳分析软件Ncode进行焊缝疲劳分析，得到汽车悬架的焊缝疲劳损伤值。

【技术特征摘要】
1.一种焊缝疲劳计算方法，应用于汽车悬架系统，其特征在于，包括以下步骤：根据汽车悬架系统的参数的和的三维模型，基于机械系统动力学自动分析软件Adams建立悬架多体动力学模型；采集路谱信号，利用所述悬架多体动力学模型进行虚拟迭代分析，得到路面的疲劳载荷；根据所述汽车悬架系统的三维模型，基于有限元分析软件Hypermesh建立悬架及焊缝有限元模型；根据所述悬架及焊缝有限元模型，采用惯性释放法进行单位载荷强度分析；根据所述单位荷载强度分析的结果，以及所述路面的疲劳载荷，基于疲劳分析软件Ncode进行焊缝疲劳分析，得到汽车悬架的焊缝疲劳损伤值。2.根据权利要求1所述的焊缝疲劳计算方法，其特征在于，所述汽车悬架系统的参数包括硬点坐标、衬套刚度曲线、弹簧刚度、减震器速度阻尼力曲线、各个零部件质量、悬架轴荷和轮胎三向刚度。3.根据权利要求2所述的焊缝疲劳计算方法，其特征在于，基于机械系统动力学自动分析软件Adams建立悬架多体动力学模型的步骤包括：采用所述Adams软件创建汽车悬架系统的硬点坐标，创建所述汽车悬架系统的各零部件的几何信息；根据所述各零部件的几何信息，创建所述各零部件之间的连接关系；将所述汽车悬架系统的三维模型的中性文件导入Adams软件中，更新所述三维模型的对应属性文件以及汽车悬架系统的参数，得悬架多体力学模型。4.根据权利要求1所述的焊缝疲劳计算方法，其特征在于，所述汽车悬架系统包括前悬架系统和后悬架系统，所述悬架多体动力学模型包含前悬架多体动力学模型组分及后悬架多体动力学模型组分，分别对应于所述前悬架系统和所述后悬架系统，所述后悬架系统包括稳定杆，所述后悬架多体动力学模型组分中对应所述稳定杆的模型组分的建立步骤包括：采用所述Adams软件根据所述稳定杆的中线获得稳定杆硬点坐标；采用所述Aadams软件的横梁模块输入所述稳定杆的稳定直径，获得稳定杆模型；根据所述稳定杆模型搭建稳定杆连杆部件，获得所述稳定杆的模型组分。5.根据权利要求1所述的焊缝疲劳计算方法，其特征在于，所述采集路谱信号，利用所述悬架多体动力学模型进行虚拟迭代分析的步骤包括：采集路面的白噪声信号，将所述白噪声信号输入所述悬架多体动力学模型中得到白噪声响应，通过所述白噪声信号和白噪声响应拟合得到传递函数，再根据所述传递函数推导出反函数，得到逆传递函数；向所述悬架多体动力学模型输入路面的目标信号，通过所述逆传递函数得到输入激励和输入响应；反复随机修正所述输入激励，直至所述输入响应与所述目标信号之比为指定范围值，提取所述汽车悬架系统的各个外连点路面的时域虚拟路谱载荷，即所述路面的疲劳载荷。6.根据权利要求1所述的焊缝疲劳计算方法，其特征在于，所述根据所述汽车悬架系统的三维模型，基于Hypermesh建立悬架及焊缝有限元模型的步骤包括：将所述汽车悬架的三维模型导入至Hypermesh软件中，采用中面模块对其各个部件进行抽取中面和几何...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾慧芳，余祯琦，段龙杨，黄晖，余显忠，邱星，邱祖峰，吴和兴，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36