[发明专利]一种汽车保险杠塑料卡扣非线性连接特性的建模方法

说明书

本发明属于汽车仿真技术领域，具体的说是一种汽车保险杠塑料卡扣非线性连接特性的建模方法。该方法包括以下步骤：步骤一、首先在保险杠实体结构中剪切出塑料卡扣连接部分，利用电子万能试验机，对塑料卡扣的X、Y、Z三个方向进行力的拉伸试验，根据电子万能试验机力位移的试验数据，绘出弹性特性曲线；步骤二、利用所述步骤一所获得的试验数据，利用ABAQUS中非线性弹簧即接触设置的功能手段设置非线性弹簧元的参数。本发明用三个非线性弹簧元代替卡扣三个方向的约束关系，不仅能够保证精度较高，而且显著降低了工作量，解决了对汽车保险杠在力学性能及碰撞方面做有限元仿真过程中，保险杠及整车系统的动力学仿真分析精度低的问题。

技术领域

本发明属于汽车仿真技术领域，具体的说是一种汽车保险杠塑料卡扣非线性连接特性的建模方法。

背景技术

汽车保险杠是由一系列大型塑料组件共同组成，这些组件主要依靠塑料卡扣连接，塑料卡扣是汽车保险杠的主要的连接结构，仿真分析时，各部件之间会有力的相互作用，其仿真模型建立的准确性，直接影响到保险杠系统及整车系统的动力学仿真分析精度。经过查阅现有的文献和专利，在做汽车保险杠仿真分析时，可以分为两类：

第一类将卡扣连接直接忽略，作为刚性件直接连接：在ABAQUS软件中，将所有卡扣利用软件自带的绑定约束功能，把卡扣连接部位固定粘接在一起，使其不能发生相对位移的变化，这样的做法不仅忽略了卡扣本身的弹性特性，而且改变了局部的几何形状，必然会对仿真结果的精度造成一定影响，尤其在做动态分析时，例如碰撞分析，发生脱落破坏的往往是连接部分，使用绑定约束，不能够完好的表现保险杠脱落破。

第二类建立了完整详细的卡扣模型，这种方法避免了第一类中的仿真精度问题，但是由于卡扣特征过于细小，对网格要求较高，会大量增加有限元网格数量，且大部分汽车保险杠系统包括8 0个以上卡扣部件，每一部位都完整的建立卡扣模型，不仅工作量巨大，而且如此数量的细小网格，会大大增加仿真的难度和计算量，甚至会出现仿真计算时不收敛的问题。

发明内容

本发明提供了一种汽车保险杠塑料卡扣非线性连接特性的建模方法，解决了对汽车保险杠在力学性能及碰撞方面做有限元仿真过程中，保险杠及整车系统的动力学仿真分析精度低的问题，克服了现有保险杠及整车系统的动力学仿真中忽略卡扣弹性特性，对仿真结果的精度造成影响和建立完整详细的卡扣模型增加仿真的难度和计算甚至出现仿真计算时不收敛的问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种汽车保险杠塑料卡扣非线性连接特性的建模方法，其特征在于，本发明用三个非线性弹簧元代替卡扣三个方向的约束关系，该方法包括以下步骤：

步骤一、首先在保险杠实体结构中剪切出塑料卡扣连接部分，利用电子万能试验机，对塑料卡扣的X、Y、Z三个方向进行力的拉伸试验，根据电子万能试验机力位移的试验数据，绘出弹性特性曲线；

步骤二、利用所述步骤一所获得的试验数据，利用ABAQUS中非线性弹簧即接触设置的功能手段设置非线性弹簧元的参数。

所述的步骤二具体步骤如下：

2.1)使用ABAQUS，定义卡扣连接两部件位置处的有限元网格的节点，创建连接弹簧的网格节点；

2.2)使用ABAQUS，建立线性弹簧模型并且对该模型仿真分析，保存该模型；

2.3)使用ABAQUS，利用步骤一所得出的试验数据，继续对模型进行仿真，将线性弹簧修改为非线性弹簧，即完成了以非线性弹簧代替卡扣的模型建立。

本发明的有益效果为：

1、本发明的新型塑料卡扣建模方法，对汽车保险杠卡扣以及其它塑料卡扣有普遍适用性，步骤一中的卡扣拉伸试验数据的获取能够为所有卡扣连接的力学特性研究提供指导。