用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建模方法及系統(tǒng)，尤其是一種用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及在汽車、機(jī)械等行業(yè)應(yīng)用的推廣，利于有限元方法進(jìn)行CAE仿真已成為現(xiàn)在汽車及零部件設(shè)計(jì)過程中不可或缺的內(nèi)容。減排要求使各汽車生成企業(yè)對零部件的設(shè)計(jì)提出了更苛刻的重量限制要求，要求各零部件及總成在滿足所有技術(shù)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)重量最小化。而CAE仿真技術(shù)為實(shí)現(xiàn)這些要求提供了方法。在設(shè)計(jì)階段可以進(jìn)行大量的CAE虛擬試驗(yàn)，對不同方案進(jìn)行分析優(yōu)化，獲得重量最小化的可行方案。
[0003]以儀表板支架為例，其最關(guān)鍵的性能目標(biāo)是對轉(zhuǎn)向管柱及方向盤的的支撐剛度。反映到仿真分析中，就是轉(zhuǎn)向管柱及方向盤安裝到儀表板支架上的固有頻率。
[0004]在儀表板支架的開發(fā)過程中，我們就要通過多輪的仿真分析優(yōu)化，使產(chǎn)品滿足頻率目標(biāo)，并且重量最小。在該分析過程中，轉(zhuǎn)向管柱及方向盤的有限元模型就是必不可少的輸入條件，該輸入條件的準(zhǔn)確性直接影響到分析結(jié)果的準(zhǔn)確性及優(yōu)化方向的選擇。而由于轉(zhuǎn)向管柱及方向盤模型的一些特性，使得儀表板支架供應(yīng)商在開發(fā)過程中不易獲得，即使獲得相關(guān)有限元模型，也存在著以下問題:
1、由幾何模型轉(zhuǎn)化而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有限元建模工作量很大；
2、模型中包含大量單元，特別是實(shí)體單元，CPU計(jì)算量大；
3、模型中包含了大量模型信息，特別是方向盤型面信息，不利于信息保密。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟:
SI，轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型建立步驟:接收用戶輸入的轉(zhuǎn)向管柱信息，生成轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型；
S2，分析計(jì)算步驟:接收用戶輸入的參數(shù)變量，計(jì)算所述轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的機(jī)械特性與實(shí)體模型機(jī)械特性的一致性；
S3，結(jié)果顯式步驟:顯示所述S2，分析計(jì)算步驟中的對比結(jié)果。
[0007]優(yōu)選的，所述的用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法，其中:所述SI，轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型建立步驟包括如下步驟:
S11，幾何模型讀取步驟:接收用戶輸入的幾何圖形，并讀取其上的屬性數(shù)據(jù)； S12，一維單元生成步驟:接收用戶輸入的參數(shù)數(shù)據(jù)，在所述幾何圖形的軸心位置畫出管柱一維單元，即梁單元，并在所述梁單元上施加3個集中質(zhì)量單元，所述第一集中質(zhì)量單元是方向盤質(zhì)量單元；
S13，彈簧單元生成步驟:接收用戶輸入的3個彈簧單元信息，并通過3個所述彈簧單元將所述第一集中質(zhì)量單元與梁單元連接，形成轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型。
[0008]優(yōu)選的，所述的用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法，其中:所述S11，幾何模型輸入步驟中的屬性數(shù)據(jù)包括安裝點(diǎn)坐標(biāo)、轉(zhuǎn)向管物理坐標(biāo)、方向盤質(zhì)量及質(zhì)心、轉(zhuǎn)向管柱質(zhì)量及質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量、轉(zhuǎn)向管柱幾何尺寸、轉(zhuǎn)向管柱第一階模態(tài)固有頻率及振形及轉(zhuǎn)向管柱第二階模態(tài)固有頻率及振形。
[0009]優(yōu)選的，所述的用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法，其中:所述安裝點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)量是4個或5個。
[0010]優(yōu)選的，所述的用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法，其中:所述彈簧單元是零長度彈簧單元，各所述彈簧單元的一個節(jié)點(diǎn)與所述第一集中質(zhì)量單元共節(jié)點(diǎn)，另一個節(jié)點(diǎn)與所述梁單元共節(jié)點(diǎn)。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述的用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法，其中:在所述S2，分析計(jì)算步驟中，所述參數(shù)變量包括集中質(zhì)量單元、梁單元內(nèi)徑、梁單元外徑及彈簧單元。
[0012]優(yōu)選的，所述的用于儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的實(shí)現(xiàn)方法，其中:所述S2，分析計(jì)算步驟中，當(dāng)所述假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的第一階模態(tài)、第二階模態(tài)的振形與頻率與實(shí)體模型第一階模態(tài)、第二階模態(tài)的振形與頻率的公差的范圍在0.5HZ時，兩者的機(jī)械特性一致。
[0013]一種用于實(shí)現(xiàn)儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的系統(tǒng)，包括: 轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型建立單元，用于接收用戶輸入的轉(zhuǎn)向管柱信息，生成轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型；
分析計(jì)算單元，用于接收用戶輸入的參數(shù)變量，計(jì)算所述轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的機(jī)械特性與實(shí)體模型機(jī)械特性的一致性；
以及，結(jié)果顯式單元，用于顯示分析計(jì)算單元得出的對比結(jié)果。
[0014]優(yōu)選的，所述的用于實(shí)現(xiàn)儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的系統(tǒng)，其中:所述轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型建立單元包括:
幾何模型讀取模塊，用于接收用戶輸入的幾何圖形，并讀取其上的屬性數(shù)據(jù)；
一維單元生成模塊，用于接收用戶輸入的參數(shù)數(shù)據(jù)，并在所述幾何圖形的軸心位置畫出管柱一維單元，即梁單元，并在所述梁單元上施加3個集中質(zhì)量單元，所述集中質(zhì)量單元是方向盤質(zhì)量單元；
以及，彈簧單元生成單元，用于接收用戶輸入的3個彈簧單元信息，并通過3個所述彈簧單元將所述集中質(zhì)量單元與梁單元連接，形成轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型。
[0015]優(yōu)選的，所述的用于實(shí)現(xiàn)儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的系統(tǒng)，其中:所述轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的參數(shù)變量包括集中質(zhì)量單元、彈簧單元、梁單元內(nèi)徑及梁單元外徑。
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在: 本發(fā)明的方法簡單，易行，轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的建立相對于三維有限元模型建立更加簡單，且計(jì)算量相對少很多，也不會將方向盤的外形信息顯示，有利于保密，同時轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的精確度與有限元模型分析的精確度較為接近，能夠有效保證分析的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0017]本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋。這些實(shí)施例僅是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
[0018]圖1為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱一維模型圖；
圖2為本發(fā)明轉(zhuǎn)向管柱一維模型中梁單元的內(nèi)外徑示意圖；
圖3為本系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)示意圖；
圖4為本系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型建立單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明所述的一種用于實(shí)現(xiàn)儀表板支架優(yōu)化仿真的假體轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型的系統(tǒng)，如附圖3-4所示，包括相互電性連接的數(shù)據(jù)輸入裝置及控制裝置，用戶通過所述數(shù)據(jù)輸入裝置及所述控制裝置上設(shè)置的數(shù)據(jù)接口輸入及導(dǎo)入各種數(shù)據(jù)，所述控制裝置包括顯示窗口，且其內(nèi)部設(shè)置有，
轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型建立單元1，其用于接收用戶輸入的轉(zhuǎn)向管柱信息，生成轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型；具體的，所述轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型建立單元I包括幾何模型讀取模塊11，用于接收用戶輸入的幾何圖形，并讀取所述幾何圖形上附帶的屬性數(shù)據(jù)，其中，所述幾何圖形可以是CAD、SoIidworks、Inventor、SoIidedge等軟件上預(yù)先繪制好的圖形；所述屬性數(shù)據(jù)包括安裝點(diǎn)坐標(biāo)、轉(zhuǎn)向管物理坐標(biāo)、方向盤質(zhì)量及質(zhì)心、轉(zhuǎn)向管柱質(zhì)量及質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量、轉(zhuǎn)向管柱幾何尺寸以及如附圖1-2所示的轉(zhuǎn)向管柱第一階模態(tài)固有頻率及振形及轉(zhuǎn)向管柱第二階模態(tài)固有頻率及振形；其中所述安裝點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)量根據(jù)不同型號的轉(zhuǎn)向管柱可以設(shè)置為4個或5個；一維單元生成模塊12，用于接收用戶輸入的參數(shù)數(shù)據(jù)，并在所述幾何圖形的軸心位置畫出管柱一維單元，即梁單元4，并在所述梁單元4上施加3個集中質(zhì)量單元Ml、M2、M3，所述第一集中質(zhì)量單元Ml是方向盤質(zhì)量單元，其位于所述梁單元4的上端，剩余兩個所述集中質(zhì)量單元M2、M3分別施加于所述梁單元4的中間和末端；以及，彈簧單元生成單元13，用于接收用戶輸入的3個彈簧單元Sx、Sy、Sz信息，并通過3個所述彈簧單元Sx、Sy、Sz將所述第一集中質(zhì)量單元Ml與梁單元4連接，形成轉(zhuǎn)向管柱一維單元模型；所述彈簧單元Sx、Sy、Sz是零長度彈簧單元，其一個節(jié)點(diǎn)與第一集中質(zhì)量單元Ml共節(jié)點(diǎn)，另一個節(jié)點(diǎn)與梁單元共節(jié)點(diǎn)。
[0020]所述控制裝置內(nèi)還