一种钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法和装置，其中，方法包括：将钢车轮径向压力分布等效为椭圆线函数压力分布；其中，钢车轮包括轮辋和轮辐，轮辋上设有胎圈座；将椭圆线函数压力分布加载到胎圈座上；通过CATIA软件对轮辋外表面进行参数化建模；将模型导入到ABAQUS软件中进行径向CAE模型搭建与分析；利用ISIGHT软件集成CATIA软件和ABAQUS软件，搭建DOE设计流程；其中，DOE设计流程包括输入因子和输出因子；将输入因子和输出因子进行拟合，得到高精度近似模型。本发明专利技术提升了钢车轮径向CAE的优化效率，缩短了计算时间，减少了产品的开发周期，对比传统径向CAE仿真模型，本发明专利技术近似模型精度达96％以上，同时，本发明专利技术还能提升钢车轮径向疲劳寿命和轻量化水平。还能提升钢车轮径向疲劳寿命和轻量化水平。还能提升钢车轮径向疲劳寿命和轻量化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法和装置


[0001]本专利技术涉及汽车及机械工程
，尤其涉及一种钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法和装置。

技术介绍

[0002]CAE(Computer Aided Engineering，工程设计中的计算机辅助工程)，是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法，现已成为工程和产品结构分析中(如航空、航天、机械、土木结构等领域)必不可少的数值计算工具。
[0003]钢车轮是汽车重要零部件，在汽车行驶过程中对整车安全性能起着重要作用，钢车轮由轮辐和轮辋两部分焊接合成，在对钢车轮的轮辋进行优化设计时，传统方式主要通过对钢车轮径向CAE仿真模型进行集成优化，找出轮辋最优结构曲线，但钢车轮径向CAE仿真模型包含轮辐、轮辋、轮胎、螺栓、螺母、螺栓固定盘、转鼓、胎压、径向载荷等多个部件，其中各个件之间的接触关系、非线性问题、气压波动等关系非常复杂，整个钢车轮径向CAE仿真模型非常大，创建过程非常复杂，详细模拟钢车轮径向加载分析时会比较耗时，导致计算每一种方案都会花费较长时间，而进行轮辋优化设计时一般会计算成百上千种方案，这样会耗费大量的时间，严重影响产品开发周期。
[0004]鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对传统钢车轮径向CAE仿真模型在优化过程中耗时巨大影响产品开发周期的技术问题提供一种解决方案。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法，包括：
[0008]将钢车轮径向压力分布等效为椭圆线函数压力分布；其中，钢车轮包括轮辋和轮辐，轮辋上设有胎圈座；
[0009]将椭圆线函数压力分布加载到胎圈座上；
[0010]通过CATIA软件对轮辋外表面进行参数化建模；
[0011]将模型导入到ABAQUS软件中进行径向CAE模型搭建与分析；
[0012]利用ISIGHT软件集成CATIA软件和ABAQUS软件，搭建DOE设计流程；其中，DOE设计流程包括输入因子和输出因子；
[0013]将输入因子和输出因子进行拟合，得到高精度近似模型。
[0014]优选的，所述将钢车轮径向压力分布等效为椭圆线函数压力分布，包括：
[0015]以轮辋的圆心为中心O建立直角坐标系；
[0016]在直角坐标系上定义胎圈座的圆方程x2+y12＝a2；其中，a为胎圈座半径；
[0017]以a为短半轴,以90
°
位置轮辋上压力的最大值b为长半轴，建立椭圆方程x2/a2+y22/b2＝1，使得压力载荷作用在圆与椭圆之间的封闭区域内。
[0018]优选的，所述将椭圆线函数压力分布加载到胎圈座上，包括：
[0019]根据封闭区域图案，在轮辋两侧的胎圈座上分别建立模型A和模型B；
[0020]在模型A和模型B顶端通过刚体平板C施加径向力压力F，通过模型A和模型B将径向力压力F以椭圆线函数压力分布形式传递给胎圈座。
[0021]优选的，所述通过CATIA软件对轮辋外表面进行参数化建模，包括：
[0022]确定轮辋外表面的关键参数，并对关键参数进行参数化；
[0023]导出设计参数表design.txt，编写CATIA宏文件，通过宏程序实现轮辋外表面关键参数的自动修改与模型更新。
[0024]优选的，所述通过CATIA软件对轮辋外表面进行参数化建模之后，以及，所述将模型导入到ABAQUS软件中进行径向CAE模型搭建与分析之前，还包括：
[0025]对CAE原始rpy程序进行二次开发确保气压正确施加在轮辋所在的区域上。
[0026]优选的，所述对CAE原始rpy程序进行二次开发，包括：
[0027]在轮辋两侧胎圈座中心位置上分别取点P1和P2，以及，在模型A和模型B上分别取点Q1和Q2；
[0028]通过FindAt函数找出通过点P1、P2、Q1、Q2的面，使得模型A和模型B与轮辋两侧胎圈座的接触关系保持正确；
[0029]通过getByBoundingBox函数锁定气压施加范围。
[0030]优选的，所述对CAE原始rpy程序进行二次开发确保气压正确施加在轮辋所在的区域上之后，还包括：
[0031]将二次开发的程序替换CAE原始rpy程序，将rpy文件转换成py程序，调试运行，通过bat命令实现整个径向CAE分析流程的自动化。
[0032]优选的，所述搭建DOE设计流程，包括：
[0033]采用优化拉丁方对N个关键参数进行采样，样本数量为(N+1)
×
(N+2)个，其中，N为自然数；
[0034]计算得到以N个关键参数为输入因子，轮辋重量M、轮辋槽底圆角处应力S1、胎圈座圆角处应力S2、轮辋整体位移U为输出因子的(N+1)
×
(N+2)组样本数据；
[0035]对结果文件进行评估分析，对异常数据进行剔除或者重新计算。
[0036]优选的，所述将输入因子和输出因子进行拟合，包括：
[0037]利用神经网络原理，以N个关键参数为输入因子，轮辋重量M、轮辋槽底圆角处应力S1、胎圈座圆角处应力S2、轮辋整体位移U为输出因子进行拟合；其中，拟合过程中引入≥2/3的样本数据，并确保轮辋重量M、轮辋槽底圆角处应力S1、胎圈座圆角处应力S2、轮辋整体位移U每一项拟合精度≥96％；
[0038]通过决定系数R2和再现性AV两个指标对拟合误差进行分析。
[0039]第二方面，本专利技术提供一种钢车轮径向CAE高精度近似模型创建装置，包括：
[0040]至少一个处理器；以及，
[0041]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行如第一方面所述的钢车
轮径向CAE高精度近似模型创建方法。
[0042]针对现有技术中的不足，本专利技术所能取得的有益效果为：
[0043]本专利技术提供一种钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法和装置，解决了传统径向CAE仿真模型在优化过程中耗时巨大的难题，缩短了计算时间，提升了钢车轮径向CAE的优化效率，同时还能提升钢车轮径向疲劳寿命和轻量化水平，对比传统径向CAE仿真模型，本专利技术近似模型精度达96％以上。
[0044]应用结果表明，本专利技术能将产品开发周期从9
‑
10天缩短为1
‑
2天。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法，其特征在于，包括：将钢车轮径向压力分布等效为椭圆线函数压力分布；其中，钢车轮包括轮辋和轮辐，轮辋上设有胎圈座；将椭圆线函数压力分布加载到胎圈座上；通过CATIA软件对轮辋外表面进行参数化建模；将模型导入到ABAQUS软件中进行径向CAE模型搭建与分析；利用ISIGHT软件集成CATIA软件和ABAQUS软件，搭建DOE设计流程；其中，DOE设计流程包括输入因子和输出因子；将输入因子和输出因子进行拟合，得到高精度近似模型。2.根据权利要求1所述的钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法，其特征在于，所述将钢车轮径向压力分布等效为椭圆线函数压力分布，包括：以轮辋的圆心为中心O建立直角坐标系；在直角坐标系上定义胎圈座的圆方程x2+y12＝a2；其中，a为胎圈座半径；以a为短半轴,以90
°
位置轮辋上压力的最大值b为长半轴，建立椭圆方程x2/a2+y22/b2＝1，使得压力载荷作用在圆与椭圆之间的封闭区域内。3.根据权利要求2所述的钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法，其特征在于，所述将椭圆线函数压力分布加载到胎圈座上，包括：根据封闭区域图案，在轮辋两侧的胎圈座上分别建立模型A和模型B；在模型A和模型B顶端通过刚体平板C施加径向力压力F，通过模型A和模型B将径向力压力F以椭圆线函数压力分布形式传递给胎圈座。4.根据权利要求3所述的钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法，其特征在于，所述通过CATIA软件对轮辋外表面进行参数化建模，包括：确定轮辋外表面的关键参数，并对关键参数进行参数化；导出设计参数表design.txt，编写CATIA宏文件，通过宏程序实现轮辋外表面关键参数的自动修改与模型更新。5.根据权利要求1所述的钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法，其特征在于，所述通过CATIA软件对轮辋外表面进行参数化建模之后，以及，所述将模型导入到ABAQUS软件中进行径向CAE模型搭建与分析之前，还包括：对CAE原始rpy程序进行二次开发确保气压正确施加在轮辋所在的区域上。6.根据权利要求5所述的钢车轮径向CAE高精度近似模型创建方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁飞，叶金楼，王贤付，魏杏平，黄信，
申请(专利权)人：东风汽车车轮随州有限公司，
类型：发明
国别省市：