本發(fā)明涉及汽車cae分析領(lǐng)域，具體涉及一種后橋系統(tǒng)非線性強(qiáng)度分析優(yōu)化工具。

背景技術(shù)：

汽車后橋系統(tǒng)有連接副多、結(jié)構(gòu)承載高的特點(diǎn)。近年來，汽車后橋強(qiáng)度分析逐漸由單零部件分析向系統(tǒng)級分析發(fā)展；由線性分析向非線性分析發(fā)展。通過對整個(gè)后橋系統(tǒng)的分析，能夠得到各個(gè)零部件間的連接關(guān)系及各個(gè)零部件的應(yīng)力大小，合理地把控后橋系統(tǒng)性能。

在后橋cae求解過程中，大量使用非線性迭代算法，非線性迭代算法主要是通過牛頓迭代、擬牛頓迭代等迭代法，將非線性數(shù)據(jù)分段線性化，再進(jìn)行后橋系統(tǒng)線性方程或方程組求解。由于每一次的迭代計(jì)算就等于進(jìn)行了一次后橋系統(tǒng)線性方程組的求解，所以非線性計(jì)算往往是線性計(jì)算時(shí)間的數(shù)倍甚至數(shù)百倍。在后橋系統(tǒng)分析過程中，材料應(yīng)力應(yīng)變曲線、襯套剛度曲線是主要的兩類非線性數(shù)據(jù)。而這兩類非線性數(shù)據(jù)量的大小，直接影響了后橋系統(tǒng)分析的計(jì)算效率。在進(jìn)行求解前，需進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)壓縮，盡可能的減少數(shù)據(jù)量，從而減少非線性迭代的計(jì)算時(shí)間，同時(shí)還需保證壓縮數(shù)據(jù)相對原始數(shù)據(jù)的精度。

現(xiàn)有的材料應(yīng)力應(yīng)變曲線、襯套剛度曲線壓縮方法一般采用多項(xiàng)式擬合縮減法，即將原始數(shù)據(jù)用選定了階次的多項(xiàng)式擬合出一條曲線，再通過曲線上等間距取點(diǎn)，得到壓縮后的非線性數(shù)據(jù)。

多項(xiàng)式擬合縮減法的使用過程中，有兩個(gè)步驟引入與原始數(shù)據(jù)的誤差：第一步在多項(xiàng)式擬合時(shí)，多項(xiàng)式的階次一般可以取到5階或6階，依然會(huì)產(chǎn)生擬合曲線與原始數(shù)據(jù)的誤差，且誤差大小和位置不易計(jì)算，往往只能靠人眼觀察識(shí)別；第二步在等間距取點(diǎn)時(shí)，等間距取點(diǎn)在擬合曲線曲率較高的位置誤差會(huì)較大，且誤差大小和位置不易計(jì)算，也只能靠人眼觀察識(shí)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種后橋系統(tǒng)非線性強(qiáng)度分析方法，通過對非線性數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，在保證誤差控制的基礎(chǔ)上，對材料應(yīng)力應(yīng)變曲線、襯套剛度曲線進(jìn)行合理縮減，提高后橋系統(tǒng)非線性強(qiáng)度分析的計(jì)算效率。

本發(fā)明所述的后橋系統(tǒng)非線性強(qiáng)度分析方法，其步驟如下：

第一步，對測得的后橋材料曲線進(jìn)行處理，刪除縱軸數(shù)值下降的點(diǎn)，如果出現(xiàn)多個(gè)同一橫坐標(biāo)點(diǎn)，則僅保留縱軸數(shù)值最高的點(diǎn)。

第二步，根據(jù)材料曲線數(shù)據(jù)的精度需要，設(shè)置誤差判定值eb。材料曲線誤差一般設(shè)置eb為1-5mpa。

第三步，生成初始點(diǎn)計(jì)數(shù)器i＝1，結(jié)束點(diǎn)計(jì)數(shù)器j＝3。

第四步，連接初始點(diǎn)結(jié)束點(diǎn)，生成判定直線。

第五步，計(jì)算初始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)之間的原始數(shù)據(jù)與判定直線的誤差e。如果初始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)間有n個(gè)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，則計(jì)算每個(gè)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差e1，e2…en。誤差ei的計(jì)算方法：過原始數(shù)據(jù)點(diǎn)作橫坐標(biāo)的垂線，與判定直線相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)的縱軸坐標(biāo)與原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的縱軸坐標(biāo)的差值即是誤差e。

第六步，對第五步所述的計(jì)算誤差e1，e2…en進(jìn)行判定。

如果e1，e2…en都小于eb，則結(jié)束點(diǎn)計(jì)數(shù)器j＝j(luò)+1，存儲(chǔ)誤差e1，e2…en的數(shù)組清零，并且返回到第四步。

如果e1，e2…en至少有一個(gè)大于eb，則初始點(diǎn)計(jì)數(shù)器i＝j(luò)-1，結(jié)束點(diǎn)計(jì)數(shù)器j＝j(luò)+1，存儲(chǔ)誤差e1，e2…en的數(shù)組清零，并返回到第四步。

第七步，所有數(shù)據(jù)均進(jìn)行判定后，每次生成判定直線的初始點(diǎn)及數(shù)據(jù)的最后一點(diǎn)，作為保留點(diǎn)，原始數(shù)據(jù)其他點(diǎn)刪除，得到優(yōu)化后的材料數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果：可以根據(jù)材料數(shù)據(jù)的精度需要，自行設(shè)置材料應(yīng)力應(yīng)變曲線、襯套剛度數(shù)據(jù)的誤差eb大小，保證壓縮后數(shù)據(jù)任意橫軸坐標(biāo)對應(yīng)的縱軸坐標(biāo)的誤差在可控范圍內(nèi)。由于該方法是以誤差判斷進(jìn)行迭代計(jì)算的，所以在曲率較大的位置會(huì)自動(dòng)多保留一些原始數(shù)據(jù)，而在接近直線的線性區(qū)域便會(huì)保留較少的原始數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了保證誤差精度的同時(shí)，最大限度的壓縮了非線性材料數(shù)據(jù)量，提高數(shù)值計(jì)算中，非線性求解的效率。本方法也不會(huì)出現(xiàn)誤差積累現(xiàn)象，由于每經(jīng)過一段時(shí)間迭代，由于e的逐漸增大，會(huì)導(dǎo)致上述第六步中判定生成新的判定直線，而新的判定直線初始點(diǎn)的取值來自于原始數(shù)據(jù)，即經(jīng)過判定迭代過程后總會(huì)回歸到初始數(shù)據(jù)上，在該點(diǎn)與原始數(shù)據(jù)的誤差即為0，誤差得到了修正。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的分析邏輯流程圖。

圖2、圖3、圖4、圖5為本發(fā)明的迭代例子示意圖。

圖6為優(yōu)化后與優(yōu)化前的材料應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)對比。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

參見圖1，后橋系統(tǒng)非線性強(qiáng)度分析方法的邏輯步驟如下

第一步，對測得的后橋材料曲線進(jìn)行處理，刪除縱軸數(shù)值下降的點(diǎn)，如果出現(xiàn)多個(gè)同一橫坐標(biāo)點(diǎn)，則僅保留縱軸數(shù)值最高的點(diǎn)。

第二步，根據(jù)材料曲線數(shù)據(jù)的精度需要，設(shè)置誤差判定值eb，按照經(jīng)驗(yàn)，選擇1-5mpa。

第三步，生成初始點(diǎn)計(jì)數(shù)器i＝1，結(jié)束點(diǎn)計(jì)數(shù)器j＝3。

第四步，連接初始點(diǎn)結(jié)束點(diǎn)，生成判定直線。

第五步，計(jì)算初始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)之間的原始數(shù)據(jù)與判定直線的誤差e。如果初始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)間有n個(gè)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)，則計(jì)算每個(gè)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差e1，e2…en。誤差e的計(jì)算方法：過原始數(shù)據(jù)點(diǎn)作橫坐標(biāo)的垂線，與判定直線相交于一點(diǎn)，該點(diǎn)的縱軸坐標(biāo)與原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的縱軸坐標(biāo)的差值即是誤差e。

第六步，對第五步所述的計(jì)算誤差e1，e2…en進(jìn)行判定。

如果e1，e2…en都小于eb，則結(jié)束點(diǎn)計(jì)數(shù)器j＝j(luò)+1，存儲(chǔ)誤差e1，e2…en的數(shù)組清零，并且返回到第四步。

如果e1，e2…en至少有一個(gè)大于eb，則初始點(diǎn)計(jì)數(shù)器i＝j(luò)-1，結(jié)束點(diǎn)計(jì)數(shù)器j＝j(luò)+1，存儲(chǔ)誤差e1，e2…en的數(shù)組清零，并返回到第四步。

第七步，所有數(shù)據(jù)均進(jìn)行判定后，每次生成判定直線的初始點(diǎn)及數(shù)據(jù)的最后一點(diǎn)，作為保留點(diǎn)，原始數(shù)據(jù)其他點(diǎn)刪除，得到優(yōu)化后的材料數(shù)據(jù)。

圖2-圖5是本發(fā)明方法的一個(gè)材料曲線縮減迭代例子示意圖：

圖2中判定直線的初始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)分別為材料曲線的第一點(diǎn)與第三點(diǎn)，第二點(diǎn)與判定直線產(chǎn)生的誤差為e1。對e1進(jìn)行判定，假設(shè)e1小于判定誤差值eb，那么認(rèn)為第二點(diǎn)是可以刪除的點(diǎn)。

圖3中由于圖2已判定第二點(diǎn)可以刪除，所以判定直線的初始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)更改為第一點(diǎn)和第四點(diǎn)，存儲(chǔ)誤差e1，e2…en的數(shù)組清零。第二點(diǎn)、第三點(diǎn)與新的判定直線產(chǎn)生新的誤差為e1，e2。對e1，e2進(jìn)行判定，假設(shè)此次判定結(jié)果為e1大于誤差判定值eb，那么認(rèn)為該判定直線誤差過大，所以需保留第三點(diǎn)。

圖4中由于圖3判定結(jié)果為誤差過大，所以判定直線的初始點(diǎn)需從新生成，即從第三點(diǎn)作為起始點(diǎn)，重新開始迭代生成判定直線及判定的過程。

圖5為經(jīng)過三輪迭代判定后，第四點(diǎn)、第五點(diǎn)、第六點(diǎn)、第七點(diǎn)與每次生成的判定直線的誤差均小于誤差判定值eb，那么現(xiàn)在判定直線的初始點(diǎn)依然為第三點(diǎn)，結(jié)束點(diǎn)為第八點(diǎn)。

圖6為經(jīng)過數(shù)輪迭代后，從材料曲線中選出了幾個(gè)特征點(diǎn)保留，這幾個(gè)特征點(diǎn)所構(gòu)成的曲線與原始數(shù)據(jù)的誤差在誤差判定值eb以內(nèi)。可以看到保留的曲線與原始數(shù)據(jù)相比，在曲率較大的地方相應(yīng)保留較多的點(diǎn)，以保證數(shù)據(jù)精度，在接近線性段部分則保留較少的點(diǎn)，同樣滿足數(shù)據(jù)精度。

采用本發(fā)明優(yōu)化方法處理后橋系統(tǒng)的材料及襯套剛度，計(jì)算后橋強(qiáng)度分析算例，計(jì)算結(jié)果效率對比如表1：

表1

算例分析精度對比如表2：

表2