基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测系统及方法
阅读说明：本技术 基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测系统及方法 (Time domain analysis-based vehicle impact abnormal sound risk position prediction system and method ) 是由 邱斌 李沛然 蒋大勇 李添翼 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及汽车异响仿真分析技术领域,为了解决目前在预测汽车异响位置时采用的频域法只能判定异响是否发生而无法判定异响发生次数从而导致判定结果准确度低的问题,提供了一种基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测方法,包括以下步骤：S1：在汽车系统有限元分析模型中相邻结构配合的区域内的两个部件上分别标注节点并组成节点对；S2：在路谱激励下汽车系统有限元分析模型分析预设时域上的节点对内的两个节点之间的相对速度,并判断相对速度是否大于预设的目标值；S3：统计预设时域上两个节点之间的相对速度大于目标值的次数得到统计值,在统计值大于预设的次数阈值时,判定该节点对所在的位置为异响风险位置。(The invention relates to the technical field of automobile abnormal sound simulation analysis, and provides a vehicle impact abnormal sound risk position prediction method based on time domain analysis, aiming at solving the problem that the accuracy of a determination result is low because the frequency domain method adopted in the conventional method for predicting the position of the automobile abnormal sound can only determine whether the abnormal sound occurs but cannot determine the occurrence frequency of the abnormal sound, wherein the method comprises the following steps: s1: respectively marking nodes on two parts in an area where adjacent structures are matched in the finite element analysis model of the automobile system and forming node pairs; s2: analyzing the relative speed between two nodes in a node pair on a preset time domain by using a finite element analysis model of the automobile system under road spectrum excitation, and judging whether the relative speed is greater than a preset target value or not; s3: counting the times that the relative speed between two nodes in a preset time domain is greater than a target value to obtain a statistical value, and judging that the position of the node pair is an abnormal sound risk position when the statistical value is greater than a preset time threshold value.)
技术领域
本发明涉及汽车异响仿真分析技术领域，具体为一种基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测系统及方法。
背景技术
衡量汽车舒适性、驾乘品质、制造质量是用户选车的几个重要参数。异响不但影响汽车舒适性，更是汽车品质的重要表征。汽车异响包括发送机异响、轮胎异响、内饰异响等，其中内饰异响主要是螺丝松动或装配工艺不精导致的。以装配工艺不精为例，汽车车门装配完成后，车门的内饰件和钣金件之间就会存在有间隙。当汽车行驶在不平整的路面时，汽车振动，车身上的内饰件和钣金件也会振动。而由于内饰件和钣金件之间存在有间隙，所以在振动过程中，内饰件会与钣金件相互撞击，从而发生异响，引起乘员极度不适。
为了消除内饰异响，在发生异响后，就需要对异响发生的地方进行优化，也就是说，需要知晓发生异响的地方。目前，在分析汽车异响发生所在位置时，目前采用频域法进行预测，在汽车系统有限元分析模型中，分别在内饰件边缘和钣金件边缘配合的区域内选定节点并组成节点对，在路谱激励下，利用汽车系统有限元分析模型预设的频率段内对该节点对内节点之间的相对位移以及节点对节点之间的相对速度进行分析计算，若分析计算得出的相对位移以及相对速度均大于预设值时，则判定该节点为异响风险位置。但是在采用上述频域法判定异响风险位置时，只能判定在预设的频率段内选定的节点是否会发生异响，而并不能分析计算出异响发生的次数，这样一来，对于那些由于外界因素导致选定节点发生的一次响动也就同样会被判记为异响，从而降低了异响的判定准确度。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测方法，以解决目前在预测汽车异响位置时采用的频域法只能判定异响是否发生而无法判定异响发生次数从而导致判定结果准确度低的问题。
本发明提供基础方案一是：基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测方法，包括以下步骤：
S1：在汽车系统有限元分析模型中待测的相邻结构配合的区域内的两个部件上分别标注节点，标注出的对应两个节点组成节点对；
S2：在路谱激励下汽车系统有限元分析模型分析预设时域上的节点对内的两个节点之间的相对速度，并分析两个节点之间的相对速度是否大于预设的目标值速度，在相对速度大于预设的目标值速度时，统计预设时域上两个节点之间的相对速度大于预设的目标值速度的次数得到统计值，在统计值大于预设的次数阈值时，判定该节点对所在的位置为异响风险位置。
基础方案一的工作原理及有益效果是：考虑到异响是由于两个节点之间发生强烈撞击产生的，即两个节点以一定大的相对速度运动并出现撞击，因此1.本方案通过时域法对异响位置进行预测，在预设时域内，当分析出节点对之间的相对速度大于预设的目标值速度时，判定此处为发生响动，而为了排除那些由于外界因素导致偶然发生响动的情况，本方案中还通过对响动次数进行统计得到统计阈值，只有在统计阈值大于预设的次数阈值时，则表示该处发生多次响动，则判定是该位置发生响动是必然而非偶然的，此时则判定该节点对所在的位置即为异响风险位置；与现有采用频域法对异响位置进行预测，本方案通过对发生响动的次数进行统计和比较能够排除偶然发生响动的情况，从而提高了预测结果的准确性；
2.考虑到在两个部件之间的相对位移大于设计间隙时，若此时两个部件之间相对速度很小的话，发生异响的情况很小，因此本方案中在判定发生异响时还对两个节点之间的相对速度进行判断，进一步提高异响位置判定的准确性。
优选方案一：作为基础方案一的优选，S2中，在对两个节点之间的相对速度进行分析前，对两个节点内之间的相对位移进行分析，并判断相对位移是否大于设计间隙，并在判断出相对位移大于设计间隙时，分析两个节点之间的相对速度是否大于目标阈值。有益效果：本方案中，还对节点之间的相对位移进行分析，在分析出节点对之间的相对位移大于设计间隙时，则可以判定此时为发生响动的位置。
优选方案二：作为基础方案一的优选，预设时域大于10s设置。有益效果：由于需要排除偶然情况导致的响动发生的情况，但是若预设时域太小，则无法保证预测结果的准确性，因此本方案中预设时域设置为大于10s，通过设置足够长的预测时间从而保证预测结果的准确性。
优选方案三：作为基础方案一的优选，次数阈值大于2设置。有益效果：本方案中将次数阈值大于2设置，从而可以进预测过程中那些因为偶然因素导致的响动排除，从而提高预测结果的准确性。
本发明的目的之二还在于提供一种基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测系统，本发明提供的基础方案二是：基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测系统，包括存储模块，预设有设计间隙、预设时域和统计阈值，存储模块中还加载有汽车系统有限元分析模型；
标定模块，用于在汽车系统有限元分析模型中待测的相邻结构配合的区域内的两个部件上分别标注节点，标注出的对应两个节点组成节点对；
采集模块，用于采集在路谱激励下汽车系统有限元分析模型分析预设时域上的节点对内的两个节点之间的相对位移；
判断模块，用于判断采集到的相对位移是否大于设计间隙；
统计模块，用于统计预设时域上两个节点之间的相对位移大于设计间隙的次数得到统计值，判断模块还用于判定统计值是否大于统计阈值；
在统计值大于统计阈值时，标定模块将节点对所在位置标记为异常风险位置。
基础方案二的工作原理及有益效果：本方案中，通过采集模块对相邻结构的两个节点之间的相对位移进行采集并得到两个节点之间的相对位移，然而由判断模块对相对位移进行判断，若判定相对位移是大于设计间隙的，则该处存在有发生异响风险的可能，而此时再由统计模块对判定出相对位移大于设计间隙的次数进行统计，若统计出的统计值大于统计阈值，则表明该处发生异响风险的可能足够大，已经属于必定会发生异响风险的情况了，可以预测该位置必定会发生异响风险，此时标定模块将该节点对所在位置标记为异响风险位置；在这个过程中，利用统计模块将偶然情况下发生的异响风险排除，提高了预测结果的准确性。
附图说明
图1为本发明基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测系统及方法实施例中预测方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例基本如附图1所示：基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测方法，包括以下步骤：
S1：在汽车系统有限元分析模型中待测的相邻结构配合的区域内的两个部件上分别标注节点，标注出的对应两个节点组成节点对；本实施例中，以汽车门系统为例进行说明，相邻结构选择车门系统的内饰件和钣金件结构，即选定的两个部件分别为内饰件和钣金件。其中内饰件包括车门内侧的内扣手、扶手、玻璃升降开关等，在本实施例中，选择内扣手和钣金件作为待测的相邻结构，在其他实施例中，内饰件可选用扶手、玻璃升降开关等其他部件。
在选取待测相邻结构上的节点对时，首先按照内饰件的形状分别在内饰件和钣金件配合区域内选取多个节点形成各自部件的节点组。节点组内相邻两个节点之间的间距可以随机设置，也可以统一设置，本实施例中优选节点组内相邻节点之间间距一致设置，即内饰件与钣金件上的节点组之间节点均匀间隔设置。然后从两个节点组之间各自选取一个节点组成节点对，优选的，在选取节点时，选取最近的两个节点组成节点对，具体的，在内饰件的节点组中选定给一个节点后，从钣金件的节点组中选取距离内饰件节点组中选定的节点距离最近的一个节点，由两个选定的节点组成节点对。使用时，本实施例中优选内饰件与钣金件上的节点一一对应，且节点对之间的连线垂直与内饰件与钣金件，并设定在初始状态下，节点对之间的距离即为设计间隙。
S2：在路谱激励下汽车系统有限元分析模型分析预设时域上的节点对内的两个节点之间的相对位移，并判断相对位移是否大于设计间隙。本实施例中设计间隙为内饰件与钣金件配合区域的标准间隙。在分析得到节点对两个节点之间的相对位移时，首先获取两个节点的坐标，然后根据勾股定理计算得到节点对中两个节点之间连线的长度，即为两个节点之间的相对位移。
S3：在判断出相对位移大于设计间隙时，还分析两个节点之间的相对速度是否大于预设的目标值速度，在相对位移大于设计间隙且相对速度大于预设的目标值速度时，统计预设时域上两个节点之间的相对位移大于设计间隙的次数得到统计值，在统计值大于预设的次数阈值时，判定该节点对所在的位置为异响风险位置。
具体实施方式如下：预测时，以使用有限元分析软件HYPERMESH进行异响风险位置判定为例。现在车门系统有限元分析模型中内饰件与钣金件配合区域内确定两个节点组，具体的，选取内饰件边缘网格的4个节点并编号101、102、103、104，在钣金件上相应处选取与内饰件边缘网格节点距离最近的4个节点并编号201、202、203、204，其中选定101与201作为节点对，标记101-201，建立PLOT单元，以PLOT单元长度方向为Z方向建立局部坐标系，其余3个节点以此类推。
输入异响专用路面路谱后，然后调用OPTISTRUCT求解器计算车门系统在预设时域下节点对之间两个节点的相对位移L1，设定预设间隙为L，在计算出的L1大于L时，还分析计算两个节点之间的相对速度V1，设定目标值速度为V，统计在预设时域内相对速度V1大于目标值速度V的次数C1，设定统计阈值为C，在预设时域内统计到的统计值C1大于统计阈值C时，则判定该节点对，即101-201所在位置为异响风险发生位置，存在撞击异响风险。
本实施例中还公开了一种基于时域分析的车辆撞击异响风险位置预测系统，包括存储模块，预设有设计间隙、预设时域和统计阈值，存储模块中还加载有汽车系统有限元分析模型；
标定模块，用于在汽车系统有限元分析模型中待测的相邻结构配合的区域内的两个部件上分别标注节点，标注出的对应两个节点组成节点对；
采集模块，用于采集在路谱激励下汽车系统有限元分析模型分析预设时域上的节点对内的两个节点之间的相对位移；
判断模块，用于判断采集到的相对位移是否大于设计间隙；
统计模块，用于统计预设时域上两个节点之间的相对位移大于设计间隙的次数得到统计值，判断模块还用于判定统计值是否大于统计阈值；
在统计值大于统计阈值时，标定模块将节点对所在位置标记为异常风险位置。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。