一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法技术

本发明专利技术涉及一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法。该方法包括建立包含胶层实体的车身门盖件三维装配模型，建立胶层与车身门盖件内外板接触模型，并基于正交试验法的车身门盖件模态数值模拟及试验验证。与现有方法相比，本发明专利技术考虑胶层对车身门盖件静动态特性的影响，建立含胶的车身门盖件模型，减小仿真模型与实际结构之间的误差，为异质车身门盖件数字化设计提供一种计入胶层作用的模态数值模拟及优化方法。

Modal numerical simulation and optimization method of heterogeneous body door cover including rubber layer

【技术实现步骤摘要】
一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法
本专利技术涉及一种车身数字化设计、制造与优化方法，尤其是涉及一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法。
技术介绍
车身门盖件是最醒目的车身构件，是汽车的重要组成部分。车身门盖件一般由内板、外板及加强板组成，其静动态特性对汽车的舒适性、安全性有着非常重要的影响。胶粘连接在新能源电动汽车钢铝混合异质车身上得到了广泛的应用，特别是在车身门盖件上。虽然胶粘连接很大程度上为车身轻量化提供了良好的连接方法，但是胶层的引入也改变了传统的车身门盖件静动态特性。特别是在数值模拟仿真分析中，结构的材料以及各个构件的连接方式对其静动态特性的计算起了关键性的作用。而对车身门盖件的传统研究中，一是因为人们主要关注车身门盖件的主体结构的性能分析及优化，二是因为在数值仿真分析中，对胶层的建模及其与其它部件的连接属性的建立存在困难，导致了人们忽略了胶层对车身门盖件的静动态特性的影响。ChandruBT,Dr.SureshPM采用有限元分析和试验分析相结合的方法，对汽车顶盖进行了模态分析，两种方法结果能较好的吻合；同时他们对汽车的引擎盖进行了数值模拟及试验验证的方法，获得了比较吻合的结果，但是他们在对汽车顶盖和前舱盖的建模中忽略了胶层的作用。AlvesDL,CampilhoRDSG,MoreiraRDF等人利用内聚力单元模型模拟胶粘接头的胶层属性，其结果很好的描述了接头的破坏界面和强度，但是在对车身门盖件的模态数值分析中，并不涉及到胶层的破坏，所以内聚力单元模型并不适合本专利技术中对胶层的处理。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法，该方法包括以下步骤：步骤1：通过建立含胶层车身门盖件三维装配模型以表示内外板间的结构胶胶层实体；步骤2：基于含胶层车身门盖件三维装配模型，将模型网格设置成不同区域，进一步建立胶层与内外板接触模型；步骤3：根据不同的影响因素设计正交试验，通过模态数值仿真确定优化方案，得到优化结果；步骤4：通过模态试验法验证优化方案的可行性，得到试验结果并与优化结果对比得到最终结果。进一步地，所述的步骤1中的内外板间的结构胶胶层实体包括：在三维建模软件中，利用三维实体特征生成命令，生成包含胶层厚度及曲率的实体特征，并利用三维装配关系，确定胶层与车身门盖件内外板的相对位置关系。进一步地，所述的步骤2中的模型网格包括：在仿真前处理软件中，通过设置全局尺寸与局部尺寸、网格单元类型为四边形，针对结构外板、内板及胶层实体特征生成的壳单元网格。进一步地，所述的步骤2中的胶层与内外板接触模型包括：在仿真计算软件中，约束车身门盖件各部件接触关系，以此来保证各个部件自身结点自由度不产生冲突且各对应的结点对位移一致的AbaqusCAE仿真软件中的Tie约束模型。进一步地，所述的步骤3具体包括：以胶层密度、弹性模量和厚度为影响因素设计正交试验，通过模态数值仿真确定优化方案，得到优化结果。进一步地，所述的步骤4具体包括：利用锤击法模态试验装置，以缩比车身前舱盖模型为具体实施例，验证正交试验优化方案，得到试验结果并与优化结果对比得到最终结果。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术考虑到胶层对车身门盖件静动态特性的影响，建立含胶的车身门盖件模型，并建立胶层与车身门盖件内外板的连接属性，减小仿真模型与实际结构之间的误差，为异质车身门盖件数字化设计提供一种计入胶层作用的模态数值模拟及优化方法，更加适用于实际车身门盖件分析。(2)本专利技术提出了一种计入胶层作用的车身门盖件模态数值模拟及优化方法，通过建立车身门盖件结构胶胶层实体特征，保证了结构模型的完整性；以Tie捆绑约束模型建立胶层与车身门盖件内外板的接触属性，确保了计算模型中各部件间的连接关系；通过设计锤击法模态试验，验证了优化方案的可行性。本专利技术为车身门盖件的数字化设计方法提供了技术支撑。附图说明图1为本专利技术的计入胶层作用车身门盖件模态数值模拟及优化方法技术方法总图；图2为本专利技术的计入胶层作用车身门盖件模态数值模拟分析方法图；图3为本专利技术的基于胶层三因素三水平正交试验优化方法图；图4为本专利技术的实施例1中不含胶层结构模型示意图；图5为本专利技术的实施例1中含胶层结构模型示意图；图6为本专利技术的实施例1两组对比仿真结果频率曲线图；图7为本专利技术的实施例2中缩比车身前舱盖三维模型及局部细节图；图8为本专利技术的实施例2中各试验仿真结果频率图；图9为本专利技术的实施例2中锤击法模态试验验证示意图；图中，1：铝板，2：钢板，3：胶层，4：缩比车身前舱盖模型外板，5：缩比车身前舱盖模型胶层，6：缩比前舱盖模型内板，7：缩比车身前舱盖，8：模态试验激励点阵，9：ICP型3263M8传感器，10：AVANTMI-7008数据采集与分析系统，11：试验结果显示及处理设备。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。下面结合附图及具体实施案例对本专利技术进行详细说明。一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法，如图1所示，包括步骤：1、建立包含胶层实体的车身门盖件三维装配模型。2、建立胶层与车身门盖件内外板接触模型。3、基于正交试验法的胶层密度、弹性模量、厚度对车身门盖件模态影响的数值仿真分析。模态数值模拟分析方法如图2所示，包括步骤：1)利用三维建模软件建立车身门盖件三维装配模型。2)导入CAE仿真前处理软件生成模型网格文件。3)通过CAE仿真软件设置材料参数及各部件接触属性。胶层材料参数包括胶层密度、弹性模量及厚度；接触属性是指Tie捆绑约束模型。4)提交Job，运行仿真，生成模态分析报告。4、基于车身门盖件缩比模型的模态试验验证。仿真分析优化方案及试验验证如图3所示，包括步骤：1)基于胶层密度、弹性模量、厚度设计三因素三水平正交试验表。2)利用CAE仿真软件进行模态分析，生成模态分析报告。3)分析仿真报告，确定各因素主次顺序，确定优化方案。4)基于锤击法模态试验，进行优化方案验证分析。实施例1：“两板夹一胶”模态数值模拟对比分析本实施例以“两板夹一胶”的简单模型为例，目的是证明胶层的存在对结构的模态数值模拟结果的影响。本实施例中，“两板夹一胶”可以等效为三个刚度分别为k1，k2，k3的物体串联模型，由串联刚度公式，不含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1：通过建立含胶层车身门盖件三维装配模型以表示内外板间的结构胶胶层实体；/n步骤2：基于含胶层车身门盖件三维装配模型，将模型网格设置成不同区域，进一步建立胶层与内外板接触模型；/n步骤3：根据不同的影响因素设计正交试验，通过模态数值仿真确定优化方案，得到优化结果；/n步骤4：通过模态试验法验证优化方案的可行性，得到试验结果并与优化结果对比得到最终结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：通过建立含胶层车身门盖件三维装配模型以表示内外板间的结构胶胶层实体；
步骤2：基于含胶层车身门盖件三维装配模型，将模型网格设置成不同区域，进一步建立胶层与内外板接触模型；
步骤3：根据不同的影响因素设计正交试验，通过模态数值仿真确定优化方案，得到优化结果；
步骤4：通过模态试验法验证优化方案的可行性，得到试验结果并与优化结果对比得到最终结果。


2.根据权利要求1所述的一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法，其特征在于，所述的步骤1中的内外板间的结构胶胶层实体包括：在三维建模软件中，利用三维实体特征生成命令，生成包含胶层厚度及曲率的实体特征，并利用三维装配关系，确定胶层与车身门盖件内外板的相对位置关系。


3.根据权利要求1所述的一种计入胶层的异质车身门盖件模态数值模拟及优化方法，其特征在于，所述的步骤2中的模型网格包括：在仿真...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文峰，钱鹏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31