具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本发明第一实施例提供了一种板簧强度分析方法。图1是根据本申请实施例的板簧强度分析方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S10，获取预设的板簧模型，并对板簧模型进行网格化处理。

本发明实施例中，板簧模型为板簧CAD模型，板簧模型包括若干层板簧片以及设置在最长的板簧片两端的前卷耳以及后卷耳。可以理解的，本发明采用的板簧模型为CAD模型是由于CAD建模通用性高，制图难度低，具有良好的适用性。但本申请对于板簧模型的文件属性并不做具体限定，本发明其他实施例中，板簧模型还可以是其他三维数模文件的格式，以适配对于的软件进行模型网格化处理。

此外，需要说明的是，本发明实施例中，不同板簧片之间的夹紧段，网格建模采用共节点进行合并，并对夹紧区域底部用刚性单元刚化，形成加载点。板簧前卷耳和后卷耳的部分区域需对卷耳进行局部刚化，用于施加约束。

步骤S20，若板簧片数量大于1时，对各个板簧片进行自接触设置。

可以理解的，由于大多数板簧采用多片长度依次增加的板簧片层叠设置形成，在建模时，需要对各个板簧片进行自接触定义设置。若不进行自定义接触设置，则在受力分析时，板簧受力形变是相邻的板簧片会出现相互侵入(即模型部分重合)的现象，以使得最终进行板簧强度分析的结果不具有参考性。因此，当板簧模型的板簧片只有一片时，板簧模型为一体状态，不需要进行自接触设置，但板簧模型存在多个板簧片时，需要进行自接触设置。

步骤S30，对板簧模型进行约束处理。

其中，在对板簧约束处理的具体过程中，需要对前卷耳处刚性单元中心约束点约束1、2、3、4、6自由度，后卷耳处刚性单元中心约束点约束2、3、4、6自由度。具体的1、2、3、4、6分别代表前卷耳或后卷耳沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、绕X轴转动方向以及饶Z轴转动方向。

本发明通过对板簧模型进行约束处理，以达到模拟板簧在汽车上的状态的目的，其中，板簧前卷耳是可以转动的，因此，前卷耳中心约束点约束1、2、3、4、6自由度，后卷耳是能沿着板簧长度方向移动，可以绕着卷耳轴线方向转动，因此，后卷耳中心约束点约束2、3、4、6自由度。

步骤S40，根据车辆耐久路试采集轮心六分力，加载至整车多体动力学模型内，获取板簧座的载荷谱。

其中，多体动力学计算板簧座的载荷谱是通过把轮心六分力施加到多体动力学模型的轮心上。载荷谱为板簧模型在板簧座位置受到的随时间变化的力，板簧座位于板簧与车桥的连接处。本发明提供的技术方案中，根据车辆耐久路试采集轮心六分力的数据并加载至整车多体动力学模型内的轮心处，具体的，轮心六分力包括车辆车轮轮心受到的X轴方向的力FX、Y轴方向的力FY、Z轴方向的力FZ、X轴方向的力矩MX、Y轴方向的力矩MY、Z轴方向的力矩MZ；。

步骤S50，预设多种工况，对载荷谱进行处理分析，获得板簧座的强度载荷。

其中，多种工况包括转弯工况、加速工况、制动工况、弹跳工况。可以理解的，为了更全面的分析不同使用工况下板簧的强度，对应设在多种条件工况以达到多角度分析的目的。板簧在使用过程中受到载荷较大的工况为转弯，加速，制动及上下跳这几个工况。本发明根据传统定义板簧强度的工况如下：设定制动工况1g，转弯工况1g，转弯制动工况定义为0.74/0.74g，垂向上跳3.5g，然后基于多体动力学软件搭建整车多体动力学模型，计算在上述工况下板簧座的强度载荷，将所述载荷值用于输入有限元模型进行强度校核。以上各种工况的大小设定是基于本领域技术人员的常规设置，本发明对于上述工况的参数大小并不做具体限定，仅仅以上述设置参数作为一种较为优选的实施方式。

步骤S60，将获取的强度载荷输入有限元模型进行校核，得到板簧模型的应力分析结果。

本发明采用的技术方案，为了避免根据经验设定的工况导致过设计，板簧模型处的强度载荷计算流程如下：

车辆采集道路载荷谱--轮心六分力(随时间变化的力)，将轮心六分力施加于整车多体动力学模型的轮心处，计算板簧在板簧座处受到的六个方向的力的载荷时间历程，Z向本实施例输出位移载荷DZ，载荷数据以Excel形式导出，对Excel数据进行处理，获得FX，FY，DZ，MX，MY每个载荷方向在整个耐久过程中的正向最大值和负向最小值(绝对值最大)以及某一方向取得极值时，其他方向对应同一时刻的载荷，结果如图2所示，其中，case1，case2为考查板簧在垂向跳动载荷引起的极限工况载荷，case11工况是指板簧设计的允许的Z向最大位移，case3，4，9，10考察制动和加速引起的极限强度工况，case5，6，7，8考察转弯工况引起的极限强度问题。最后，将图2中载荷分别施加于有限元模型板簧座，获得11个有限元模型，对11个模型进行提交求解。

本申请通过采集路谱计算强度载荷的技术方案，相比于现有技术直接基于经验工况计算载荷的方式，更加全面的模拟了车辆板簧的受力情况，使得在板簧强度分析的过程中，获取到的强度载荷更加精确。

请参阅图3，是根据图2中case3的载荷施加到有限元模型中，计算出的板簧的应力结果。板簧的应力水平，板簧模型在case1-10工况下，应力需要小于板簧材料屈服应力的70％，case11工况下应力小于板簧材料的屈服应力。

综上，本发明提供的板簧强度分析方法，通过对预先输入的板簧模型网格化处理，以使得在分析板簧模型受力时，将各个网格区域内的单元受力分析更加细致化，且通过对板簧模型进行约束处理，模拟板簧模型在汽车上的状态情况；通过车辆耐久路试采集轮心六分力，加载至整车多体动力学模型内以计算板簧座位置的载荷谱，并在多种工况下模拟计算簧模型的强度载荷，并将得到的强度载荷输入有限元模型进行校核，完成对于板簧模型的仿真分析。本发明提供的技术方案，通过模拟板簧在各种工况下分析每个方向的受力情况，以使得仿真结果更接近与实际工况下的受力情况，使得对于板簧强度的分析更加精确。

进一步的，如图3中仿真结果更为细致精确，本发明实施例中对于板簧模型的网格化处理的设置尺寸为4mm，网格在板簧片的厚度方向设置层数为5层。以上设置尺寸仅为一种较优的设置方案，在本发明其他技术方案中，网格的设置尺寸在3-5mm且网格在板簧片的厚度方向设置层数大于4层即可。

进一步的，为了提升求解屈服应力的精度，本发明实施例中各个板簧片的外表面还设置有一层壳单元，以模拟实际的板簧片外表面涂覆的防锈层，具体的，在本发明实施例中，壳单元的设置厚度为0.001mm，可以理解的，在本发明其他实施例中，壳单元可以是小于0.01mm的任意值。

本实施例还提供了一种板簧强度分析系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图4是根据本申请实施例的板簧强度分析系统的结构示意图，如图4所示，该系统包括：

网格化处理模块10：用于获取预设的板簧模型，并对所述板簧模型进行网格化处理；其中，所述板簧模型为板簧CAD模型，所述板簧模型包括若干层板簧片以及设置在最长的板簧片两端的前卷耳以及后卷耳

自接触设置模块20：用于在所述板簧片的数量大于1时，对各个所述板簧片进行自接触设置；

约束处理模块30：用于对所述板簧模型进行约束处理；

建模模块：用于根据车辆耐久路试采集的轮心六分力，加载至整车多体动力学模型内，获取所述板簧模型的载荷谱，所述载荷谱为所述板簧模型在板簧座位置受到的随时间变化的力，所述板簧座位于所述板簧模型与车桥的连接处；

工况设置模块40：用于设置多种工况，所述多种工况包括转弯工况、加速工况、制动工况、弹跳工况；

计算模块50：对载荷谱进行处理分析，获得板簧座的强度载荷；

分析模块60：用于将获取的所述强度载荷输入有限元模型进行校核，得到板簧模型的应力分析结果。

需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

另外，结合上述实施例中的板簧强度分析方法，本申请实施例可提供一种可读存储介质来实现。该可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种板簧强度分析方法。

另外，结合图1描述的本申请实施例板簧强度分析方法可以由计算机设备来实现。计算机设备可以包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器。

具体地，上述处理器可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

其中，存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidState Drive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal SerialBus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)和随机存取存储器(Random AccessMemory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(Programmable Read-Only Memory，简称为PROM)、可擦除PROM(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(Electrically Alterable Read-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器(Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(Extended Date Out Dynamic RandomAccess Memory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(Synchronous Dynamic Random-Access Memory，简称SDRAM)等。

存储器可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器所执行的可能的计算机程序指令。

处理器通过读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种板簧强度分析方法。

在其中一些实施例中，计算机设备还可包括通信接口和总线。处理器81、存储器、通信接口通过总线连接并完成相互间的通信。

通信接口用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。通信接口还可以实现与其他部件例如：外接设备、图像/数据采集设备、数据库、外部存储以及图像/数据处理工作站等之间进行数据通信。

总线包括硬件、软件或两者，将计算机设备的部件彼此耦接在一起。总线包括但不限于以下至少之一：数据总线(Data Bus)、地址总线(Address Bus)、控制总线(ControlBus)、扩展总线(Expansion Bus)、局部总线(Local Bus)。举例来说而非限制，总线可包括图形加速接口(Accelerated Graphics Port，简称为AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线、前端总线(FrontSide Bus，简称为FSB)、超传输(Hyper Transport，简称为HT)互连、工业标准架构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、无线带宽(InfiniBand)互连、低引脚数(Low Pin Count，简称为LPC)总线、存储器总线、微信道架构(Micro ChannelArchitecture，简称为MCA)总线、外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，简称为PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment，简称为SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video ElectronicsStandards Association Local Bus，简称为VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线80可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

该计算机设备可以基于获取到的数据参数，执行本申请实施例中的板簧强度分析方法，从而实现结合图1描述的板簧强度分析方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。