[发明专利]汽车千斤顶支撑区域强度分析及后处理方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，尤其是为了评估千斤顶支撑区域在生产和维修过程中是否能够满足使用要求而不发生破坏，而提出了汽车千斤顶支撑区域强度分析及后处理方法。

背景技术

CAE技术可以缩短产品开发周期、优化产品结构、提高产品性能、延长产品寿命、降低开发成本，它已广泛的应用于众多行业，如航天航空、汽车交通、水利水电、建筑工程、电子电器、港口船舶等等。

现代计算机的高速发展为有限元理论和CAE技术的快速发展提供了基础，使人们可以使用高性能计算机求解更大、更复杂的有限元模型，可以使同等规模的有限元模型的计算时间大大缩短，可以在有限的时间内验证更多的优化方案。

汽车在生产和维修时经常需要吊起或支起进行作业，所以无论是用千斤顶还是升降器都需要在车身的某一特定部分进行支撑，并且在车间生产时还会有将车身支撑起之后发生平移的行为，这就要求该区域的结构具有足够的强度而不会发生破坏，利用CAE技术对车身上的千斤顶支撑区域强度进行分析，可以在生产实车之前就准确的对结构强度进行评估，如果不满足使用要求则可以快速的对设计方案进行优化，可以极大的缩短设计时间，降低试验和开发成本。

在对车身千斤顶支撑区域进行CAE分析的过程中，除需要手工操作进行建模和设置边界条件等前处理工作外，还需要有一系列步骤繁多的对结果进行后处理的人工操作，以至于人工操作的时间都已经超过计算机求解模型的时间，造成极大的人力资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是：提供为了对车身千斤顶支撑区域的结构强度进行评估和优化，而对汽车千斤顶支撑区域进行有限元分析的汽车千斤顶支撑区域强度分析及后处理方法。

本发明的技术方案是：汽车千斤顶支撑区域强度分析及后处理方法包括以下步骤：

步骤1：对车身进行三维扫描，获得三维数据；

步骤2：将三维数据传输至CAE软件建立三维数据模型并进行网格划分和模型连接；

步骤3：用千斤顶支架支撑车身建立连接关系，在支撑处(区域)做BOLT处理，将BOLT中心除Z向外的自由度约束，并垂直向上加载力F：

F＝0.8*m*g,

m为最大允许质量下的轴荷，g为重力加速度；

步骤4：在加载点处沿Y向加强制位移20mm，直至产生屈曲变形；

步骤5：通过进行有限元计算获得模型的刚度矩阵[K]，并通过公式[U]＝[K]^-1*[F]得到每个节点的位移矩阵[U]，其中[K]^-1为所述刚度矩阵[K]的逆矩阵，[F]为作用在模型每个节点上的外力矩阵，每个节点上的力F_i可通过有限单元法由加载点的力F计算得出；

步骤6：当三维数据模型中的每个点的位移确定之后，进而可以确定每个单元的变形，根据几何方程通过数值计算的方法由位移场计算得出应变场：

其中ε_x，ε_y，ε_z和γ_xy，γ_yz，γ_zx分别为X、Y、Z方向的正应变和切应变，

u，v，w为X、Y、Z方向的位移分量；

再根据物理方程和每个零件不同的材料信息计算得到应力结果：

其中σ_x，σ_y，σ_z和τ_xy，τ_yz，τ_zx分别为X、Y、Z方向正应力和切应力，E为弹性模量，μ为泊松比；

步骤7：将获得的应力数据输入有限元处理软件，识别每个零件的最大应力及位置，如果某个零件的等效应力超过了该零件的抗拉强度，则认为零件破坏，即强 度不符合要求。同时对步骤4中的结果绘制力-位移曲线，查看当加载点的反力F_j＝0.3F时，结构是否发生屈曲，若发生屈曲则不符合要求。

进一步的：在步骤1中对车身进行三维扫描过程中只截取一部分车身模型进行建模，截取的模型大小为：沿加载点位置向前、向后各400mm，向内侧400mm，约束截取边界的全部自由度。

进一步的：将建立好的有限元模型中零件的材料信息按照如下格式命名：零件编号_名称_材料_厚度。

进一步的：在步骤1中对车身进行三维扫描的设备为手持式三维扫描仪HL-3DH-3M。