一种仿真用衬套刚度曲线的快速生成方法及系统与流程

本发明属于cae仿真分析，具体涉及一种仿真用衬套刚度曲线的快速生成方法及系统。

背景技术：

1、在悬架系统有限元分析中，有时需要使用橡胶衬套的真实静刚度曲线(如系统失效链分析)，并且曲线的准确程度将影响分析结果。通常橡胶衬套刚度由试验测试得出，但测试数据覆盖的载荷范围一般较小，不能覆盖大负荷类工况。另外，衬套刚度测试通常无法考虑装配后的限位，因此需要手动补充编辑，进行数据点的外延扩充。在悬架系统中，通常可能用到十几个橡胶衬套，每个衬套包括6个自由度，每个自由度包括正向和负向两侧，曲线总量可能达到几十或上百条，手动对每条曲线的数据进行检查和插值外延的工作量比较庞大。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种仿真用衬套刚度曲线的快速生成方法及系统，适用于悬架橡胶衬套刚度测试数据向仿真用数据的转化，由程序自动化检查和插值。程序搭载于软件平台上，可调用悬架系统数据库数据。该方法具体是首先通过文件输入各个衬套刚度的测试数据，由程序对输入的测试数据进行检查；检查无误后，程序访问该悬架系统数据库的载荷数据，获取各个橡胶衬套接口处的载荷上限；其次输入事先准备好的限位数据文件，获取各个橡胶衬套各自由度的位移限制；然后程序根据载荷上限和位移限制，判断已有的测试数据是否满足仿真需求，是否需要外延插值，并进行相关的数据处理；最后按照有限元软件计算文件的规定格式，写出有限元模型能够直接使用的衬套静刚度曲线字段。

2、本发明通过如下技术方案实现：

3、一种仿真用衬套刚度曲线的快速生成方法，具体包括如下步骤：

4、步骤一：输入第一数据文件；

5、所述第一数据文件为所有衬套静刚度测试数据；

6、步骤二：对步骤一的第一数据文件的数据进行检查，判断是否满足输入要求；

7、步骤三：访问数据库中的载荷分解数据并进行对比，得到出每个衬套每个自由度的载荷分布范围并记录；

8、步骤四：输入第二数据文件；

9、所述第二数据文件存储每个衬套每个自由度的正负限位，由手动编辑生成；

10、步骤五：遍历所有衬套的所有自由度，并进行刚度数据自动处理及存储；

11、步骤六：输出系统衬套刚度文件。

12、进一步地，步骤一中，所述衬套静刚度测试数据包括衬套位置或名称、自由度标识及测试结果；其中，所述衬套位置或名称包括悬架系统的全部衬套的标识字符串所述；自由度标识包括六个自由度；所述测试结果包括每个衬套的每个自由度的若干个静刚度测试的数据点，每个数据点的两个坐标分别为[载荷、位移]，其中，数据按照载荷或位移的数值由小至大的顺序依次排列。

13、进一步地，步骤二中，具体包括如下步骤：

14、s21、检查载荷数据是否按照递增的顺序排列，具体方法如下：计算(xn-xn-1)的绝对值是否大于零，如大于零则合格，其中，xn、xn-1均为载荷数据值；

15、s22、检查位移数据是否按照递增顺序排列，具体方法如下：计算(fn-fn-1)的绝对值是否大于零，如大于零则合格；

16、若检查发现异常，则为输入格式不满足要求，或原始数据存在数据有误的点，则返回检查修改，直到数据检查满足上述要求时，进入下一步。

17、进一步地，步骤三中，所述数据库为仿真用的悬架系统数据库，存储有悬架系统全部工况的载荷分解结果；

18、所述记录的格式如下：

19、{位置标识{自由度1{负向载荷最大值正向载荷最大值}}…{自由度6{负向载荷最大值正向载荷最大值}}}。

20、进一步地，步骤四中，数据输入后存储的参考格式如下：

21、{位置标识{自由度1{负向限位正向限位}}…{自由度6{负向限位正向限位}}}。

22、进一步地，步骤五中，衬套的历遍包括内层循环及外层循环，内层循环是自由度循环，用于遍历单个衬套的所有自由度，并生成每个自由度的衬套刚度特性字段，外层循环是衬套循环，用于遍历全部需要处理的衬套；

23、对于内层循环包括如下步骤：

24、s51、确定刚度数据范围：对于某个固定位置和固定自由度，读取步骤三中所对应的载荷分布范围，得到{负向载荷最大值正向载荷最大值}两个数值，记为{f0min,f0max}，设置一个大于1的误差安全系数kf，用于将载荷范围成倍放大，则刚度数据范围需覆盖[kf*f0min,kf*f0max]区间；

25、s52、确定曲线类型：根据测试点的数据特征，识别曲线为线性或非线性；

26、s53、数据外延插值：根据曲线类型及是否具有限位，分类进行外延插值；

27、s54、单自由度数据临时存储，其中，需存储内容包括：自由度标识、线性/非线性标识、刚度数据；

28、对于外层循环包括如下步骤：

29、对每一个衬套循环，遍历全部衬套，写出全部衬套的静刚度数据文件。

30、进一步地，步骤s53具体包括如下内容：

31、a、当曲线为线性且无限位时：直接用线性刚度数值k定义曲线；

32、b、当曲线为线性且有限位时：负方向和正方向使用相同的方法分别进行数据处理；

33、c、当曲线为非线性且无限位时：负方向和正方向使用相同的方法分别进行数据处理；

34、d、当曲线为非线性且有限位时：负方向和正方向使用相同的方法分别进行数据处理。

35、进一步地，步骤b中，当为正方向时，读取步骤四中得到的正向限位，记为lmax；设置位移偏移量dx，计算lmax-dx的数值；需要外延插值的数据点记为a1、a2，其中，a1的位移为lmax-dx，载荷由原有数据点在刚度不变的条件下线性外延计算得出；a2的位移为lmax，载荷需要满足以下两个特征：a2载荷为一个大于kf*f0max的数值；a2载荷大于a1对应的载荷；

36、步骤c中，当为正方向时，选取一种非线性函数，对已有测试数据点进行拟合，计算得出函数表达式；选取一个插值点数量n，需要外延插值的数据点记为a1、a2、…、an，点an对应的载荷为一个大于kf*f0max的数值，其余点a1至an-1分布在测试载荷极值和an载荷之间，各点对应的位移通过拟合函数计算得出；

37、步骤d中，当为正方向时，得出拟合函数表达式；读取限位lmax，设置偏移量dx；插值点数量为n+1个，其中，点an对应的位移为lmax-dx，点a1至点an-1的位移分布在测试位移极值和an位移之间，各点载荷通过拟合函数计算得出；点an+1对应的位移为限位lmax，点an+1的载荷需要满足以下两个特征：为一个大于kf*f0max的数值；点an+1载荷远大于点an载荷。

38、进一步地，步骤六具体包括如下内容：读取步骤五存储的数据，根据有限元软件规定的输入文件格式，由程序自动生成可由计算文件直接使用的衬套静刚度定义字段。

39、另一方面，本发明还提供了一种仿真用衬套刚度曲线的快速生成系统，用于实现上述方法，包括：

40、第一输入模块，用于输入第一数据文件；

41、检查及判断模块，用于对第一数据文件的数据进行检查，判断是否满足输入要求；

42、访问及记录模块，用于访问数据库中的载荷分解数据并进行对比，得到出每个衬套每个自由度的载荷分布范围并记录；

43、第二输入模块，用于输入第二数据文件；

44、遍历及处理模块，用于遍历所有衬套的所有自由度，并进行刚度数据自动处理及存储；

45、输出模块，用于输出系统衬套刚度文件。

46、与现有技术相比，本发明的优点如下：

47、本发明的一种仿真用衬套刚度曲线的快速生成方法及系统，可生成自动检查和处理有限元仿真可直接使用的衬套刚度特性数据字段，避免大量手动重复操作，提高数据处理效率，避免人工错误。