[发明专利]一种锁止机构的刚柔体混合建模方法

说明书

本发明提供一种锁止机构的刚柔体混合建模方法及装置，包括：根据锁止机构的3D模型，分离出简化的锁止机构的几何模型，并赋予材料及属性，其中至少一部份赋予刚性属性，另一部份赋予柔性属性；确定所述有限元网格模型中的锁芯的第一旋转轴线和第二旋转轴线，并调整所述锁芯的位置，使其处于未锁止状态；建立所述锁止机构的各部件的运动学连接单元和弹性元件，赋予属性和弹簧刚度，并调整预紧载荷值；定义测试工况，并校核锁止机构的锁止行为，获得所述锁止机构的最终刚柔体混合模型。实施本发明，可以精确模拟锁止机构的锁止行为，通用性高，且有利于开闭件的轻量化设计。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种锁止机构的刚柔体混合建模方法。

背景技术

在汽车设计阶段，需要对车门、发动机罩、掀背门、扶手箱等带锁止机构的开闭件进行关闭冲击应力分析。因为在这类开闭件上存在大量安装孔与结构减重孔，在大力关闭时会在各构件上产生较大的冲击应力，如果应力过大，则会导致结构件的结构失效。因此对开闭件在大力关闭时的瞬态应力分析成为评价开闭件设计合理与否的重要手段之一。

在现有的对开闭件的大力关闭时的冲击应力分析中，由于锁止机构通常包含一些拉索、导线、电子控制器等机构，如果完全按照实体建立有限元模型难度大且通用性较差。故在现有的技术中，普遍作法是使用一个连接单元简单模拟锁系统的锁止机构，并根据连接单元两端节点的距离定义锁止点，在仿真过程中当该连接单元两端的节点距离达到锁止位移时立即锁死。

发明人发现，在现有的这种应力分析模型中，存在如下的不足之处：

首先，在该模型中，需要定义锁止点，而锁止点的选择不同会导致应力差异较大，故这种模型的准确性差，不利于工程设计；

其次，在锁止点处，开闭件的动能向应变能的转化过快，瞬态应力非常大，与实际情况相差较大，故通常导致对锁止机构的设计出现过设计的情形，且不利于轻量化的设计趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种锁止机构的刚柔体混合建模方法及装置，可以建立实用且简便的模型，精确模拟锁止机构的锁止行为，且通用性高，有利于开闭件的轻量化设计。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的一方面提供一种锁止机构的刚柔体混合建模方法，包括步骤：

根据锁止机构的3D模型，分离出简化的锁止机构的几何模型，所述几何模型至少包含锁芯；

将所述分离出来的几何模型建立有限元网格模型，赋予有限元网格模型材料及属性，其中至少一部份赋予刚性属性，至少另一部份赋予柔性属性；

确定所述有限元网格模型中的锁芯的第一旋转轴线和第二旋转轴线，并调整所述锁芯的位置，使其处于未锁止状态；

建立所述锁止机构的各部件的运动学连接单元和弹性元件，赋予属性和弹簧刚度，并调整预紧载荷值；

定义测试工况，校核锁止机构的锁止行为，获得所述锁止机构的最终刚柔体混合模型；

其中，所述建立所述锁止机构的各部件的运动学连接单元和弹性元件，赋予属性和弹簧刚度，并调整预紧载荷值的步骤包括：

所述运动学连接单元包含连接主锁芯的第一旋转副、连接副锁芯的第二旋转副、主锁芯的扭转弹簧/拉压弹簧和副锁芯的拉压弹簧/扭转弹簧；

将第一旋转副的主节点和第二旋转副的主节点绑定于锁壳体上，将第一旋转副的副节点和第二旋转副的副节点分别与主锁芯、副锁芯旋转中心点连接，其中，所述第一旋转副的主节点和副节点形成第一旋转轴线，所述第二旋转副的主节点和副节点形成第二旋转轴线；

将所述主锁芯的扭转弹簧与第一旋转副共节点，或者将所述主锁芯的拉压弹簧的主节点与锁壳体相连，其副节点连接于主锁芯的其他位置；