扭转刚度确定、车架设计方法和装置、车架以及作业机械与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种扭转刚度确定、车架设计方法和装置、车架以及作业机械。


背景技术：

2.车架是汽车的基体，一般由两根纵梁和多根横梁构成。车架的扭转刚度决定了车辆在扭曲路面或急速转弯时车架抵抗变形的能力，并与车架的结构强度正相关。快速、准确的确定车架的扭转刚度，可以为复杂工况下的车辆控制提供依据，还可以在车架设计的过程中，实现快速验证车架设计方案，从而缩短设计周期、减少测试次数、降低研发费用以及提高产品竞争力等。
3.现有技术中可以基于有限元分析方法，通过约束车架的有限元模型中悬置架硬点的所有自由度，并在悬置架硬点两侧施加相反的强制位移，确定车架的扭转刚度。但是，现有的扭转刚度确定方法，存在车架的有限元模型过约束、结构应力超屈服等问题，导致基于现有的扭转刚确定方法确定的车架的扭转刚度准确度不高。


技术实现要素：

4.本发明提供一种扭转刚度确定、车架设计方法和装置、车架以及作业机械，用以解决现有技术中确定的车架的扭转刚度准确度不高的缺陷，实现更准确的确定车架的扭转刚度。
5.本发明提供一种扭转刚度确定方法，包括：
6.构建作业机械的有限元模型；
7.约束所述有限元模型中的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束所述有限元模型中的第二约束点在所述第一方向、第二方向和所述第三方向的自由度，约束所述有限元模型中的第三约束点在所述第三方向的自由度，在所述有限元模型中的第一加载点和第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，获得形变后的有限元模型；其中，第一约束点和所述第一加载点，位于所述有限元模型中的第一纵梁下翼板处；所述第二约束点和所述第二加载点，位于所述有限元模型中的第二纵梁下翼板处；所述第三约束点位于所述有限元模型中横梁的中轴线处；在所述第一加载点施加的作用力的方向，为所述第三方向或所述第三方向的相反方向；
8.获取所述形变后的有限元模型的位移图，基于所述位移图，获取所述作业机械的车架的扭转刚度。
9.根据本发明提供的一种扭转刚度确定方法，所述基于所述位移图，获取所述作业机械的车架的扭转刚度，具体包括：
10.基于所述位移图，根据反正弦公式，获取所述有限元模型的车架的扭转角；
11.基于所述扭转角，获取所述车架的扭转刚度。
12.根据本发明提供的一种扭转刚度确定方法，所述第一方向为平行于所述作业机械
机身水平向后的方向；所述第二方向为垂直于所述第一方向水平向右的方向；所述第三方向为垂直于水平面向上的方向。
13.根据本发明提供的一种扭转刚度确定方法，所述第三约束点，位于所述有限元模型中第一横梁的中轴线上，所述第一横梁，为位于所述有限元模型前部的横梁。
14.根据本发明提供的一种扭转刚度确定方法，所述第三约束点，位于所述有限元模型中第二横梁的中轴线上，所述第二横梁，为位于所述有限元模型后部的横梁。
15.根据本发明提供的一种扭转刚度确定方法，所述第三约束点的数量为多个。
16.本发明还提供一种车架设计方法，包括：
17.基于如上任一所述的扭转刚度确定方法获取待设计车架的扭转刚度；
18.基于所述待设计车架的扭转刚度，获取所述待设计车架的结构强度；
19.基于所述待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取所述待设计车架的设计方案。
20.本发明还提供一种车架，包括：所述车架是基于如上所述的车架设计方法设计的。
21.本发明是提供一种作业机械，包括：如上所述的车架。
22.本发明还提供一种车架设计装置，包括：
23.刚度获取模块，用于基于如上任一所述的扭转刚度确定方法获取待设计车架的扭转刚度；
24.强度获取模块，用于基于所述待设计车架的扭转刚度，获取所述待设计车架的结构强度；
25.车架设计模块，用于基于所述待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取所述待设计车架的设计方案。
26.本发明还提供一种扭转刚度确定装置，包括：
27.模型构建模块，用于构建作业机械的有限元模型；
28.形变加载模块，用于约束所述有限元模型中的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束所述有限元模型中的第二约束点在所述第一方向、第二方向和所述第三方向的自由度，约束所述有限元模型中的第三约束点在所述第三方向的自由度，在所述有限元模型中的第一加载点和第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，获得形变后的有限元模型；其中，第一约束点和所述第一加载点，位于所述有限元模型中的第一纵梁下翼板处；所述第二约束点和所述第二加载点，位于所述有限元模型中的第二纵梁下翼板处；所述第三约束点位于所述有限元模型中横梁的中轴线处；在所述第一加载点施加的作用力的方向，为所述第三方向或所述第三方向的相反方向；
29.刚度确定模块，用于获取所述形变后的有限元模型的位移图，基于所述位移图，获取所述作业机械的车架的扭转刚度。
30.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述扭转刚度确定方法，和/或，如上述任一种所述车架设计方法。
31.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述扭转刚度确定方法，和/或，如上述任一种所述车架设计方法。
32.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器
执行时实现如上述任一种所述扭转刚度确定方法，和/或，如上述任一种所述车架设计方法。
33.本发明提供的扭转刚度确定、车架设计方法和装置、车架以及作业机械，通过构建作业机械的有限元模型，约束位于上述有限元模型中的第一纵梁下翼板处的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束位于上述有限元模型中的第二纵梁下翼板处的第二约束点在第一方向、第二方向和第三方向的自由度，约束位于上述有限元模型横梁的中轴线处的第三约束点在第三方向的自由度，在位于上述有限元模型中的第一纵梁下翼板处的第一加载点和位于上述有限元模型中的第二纵梁下翼板处的第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，在第一加载点施加的作用力的方向为第三方向或第三方向的相反方向，获得形变后的有限元模型，获取上述形变后的有限元模型的位移图之后，基于上述有限元模型的位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度，能避免在确定扭转刚度的过程中，作业机械的有限元模型出现过约束、结构应力超屈服等问题，能降低计算误差，能更准确、更高效的确定作业机械的车架的扭转刚度。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明提供的扭转刚度确定方法的流程示意图；
36.图2是本发明提供的扭转刚度确定方法中作业机械的车架的有限元模型的结构示意图；
37.图3是本发明提供的车架设计方法的流程示意图；
38.图4是本发明提供的扭转刚度确定装置的结构示意图；
39.图5是本发明提供的车架设计装置的结构示意图；
40.图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.需要说明的是，传统的扭转刚度确定方法中，对车架的有限元模型的约束和加载可以包括如下方式：一、约束车架的有限元模型中前悬置架硬点的所有自由度，并在后悬置
架硬点两侧垂直水平面的方向上施加相反的强制位移；二、约束车架的有限元模型中后悬置架硬点的所有自由度，并在前悬置架硬点两侧垂直水平面的方向上施加相反的强制位移；三、约束后悬置架左侧硬点和前悬置架右侧硬点的所有自由度，并在后悬置架右侧硬点和前悬置架左侧硬点垂直水平面的方向上施加相反的强制位移；四、约束后悬置架右侧硬点和前悬置架左侧硬点的所有自由度，并在后悬置架左侧硬点和前悬置架右侧硬点垂直水平面的方向上施加相反的强制位移。
44.通常情况下，约束车架的有限元模型中悬置架硬点的所有自由度，会造成车架的有限元模型出现过约束，从而导致确定的车架的扭转刚度准确度不高。在悬置架硬点两侧垂直水平面的方向上施加相反的强制位移，会造成车架的有限元模型出现结构应力超屈服，在车架的有限元模型出现结构应力超屈服的情况下，确定的车架的扭转刚度不具备实际意义。
45.对此，本发明提供一种扭转刚度确定方法，基于本发明提供的扭转刚度确定方法，可以避免车架的有限元模型出现过约束以及结构应力超屈服等情况，从而可以实现更准确的确定车架的扭转刚度。
46.图1是本发明提供的扭转刚度确定方法的流程示意图。下面结合图1描述本发明的扭转刚度确定方法。如图1所示，该方法包括：步骤101、构建作业机械的有限元模型。
47.具体地，可以基于作业机械的特征，通过问题定义、几何模型建立、单元选择、单元特性定义网格划分、模型检查和处理和边界条件定义等步骤，构建作业机械的有限元模型。
48.步骤102、约束有限元模型中的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第二约束点在第一方向、第二方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第三约束点在第三方向的自由度，在有限元模型中的第一加载点和第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，获得形变后的有限元模型；其中，第一约束点和第一加载点，位于有限元模型中的第一纵梁下翼板处；第二约束点和第二加载点，位于有限元模型中的第二纵梁下翼板处；第三约束点位于有限元模型中横梁的中轴线上；在第一加载点施加的作用力的方向，为第三方向或第三方向的相反方向。
49.具体地，可以在上述有限元模型中第一纵梁下翼板处，取预设面积的区域建立刚性耦合，并可以将上述有限元模型中第一纵梁下翼板处的刚性耦合，作为第一约束点和第一加载点。可以在上述有限元模型中第二纵梁下翼板处，取预设面积的区域建立刚性耦合，并可以将上述有限元模型中第二纵梁下翼板处的刚性耦合，作为第二约束点和第二加载点。
50.需要说明的是，第一纵梁下翼板和第二纵梁下翼板分别位于上述有限元模型的两侧，并沿上述有限元模型的前轴的中轴线对称分布。在第一纵梁下翼板为位于上述有限元模型左侧的纵梁下翼板的情况下，第二纵梁下翼板为位于上述有限元模型右侧的纵梁下翼板；在第一纵梁下翼板为位于上述有限元模型右侧的纵梁下翼板的情况下，第二纵梁下翼板为位于上述有限元模型左侧的纵梁下翼板。本发明实施例中对于第一纵梁下翼板位于上述有限元模型的左侧或右侧，不作具体限定。
51.需要说明的是，本发明实施例中上述有限元模型的左侧、右侧、前部和后部，是相对于平行于上述有限元模型的机身水平向前的方向而言的。
52.需要说明的是，第一约束点和第二约束点，与第一加载点和第二加载点，分别与上
述有限元模型的前轴和后轴相对应。例如：在第一约束点位于与上述有限元模型的前轴中心线相交的第一纵梁下翼板处，第二约束点位于与上述有限元模型的前轴中心线相交的第二纵梁下翼板处的情况下，第二加载点位于与上述有限元模型的后轴中心线相交的第一纵梁下翼板处，第二加载点位于与上述有限元模型的后轴中心点相交的第二纵梁下翼板处；或者，在第一约束点位于与上述有限元模型的后轴中心线相交的第一纵梁下翼板处，第二约束点位于与上述有限元模型的后轴中心线相交的第二纵梁下翼板处的情况下，第二加载点位于与上述有限元模型的前轴中心线相交的第一纵梁下翼板处，第二加载点位于与上述有限元模型的前轴中心点相交的第二纵梁下翼板处。
53.可以在上述有限元模型中横梁的中轴线的中点处，取预设面积的区域建立刚性耦合，作为第三约束点；还可以在上述有限元模型中横梁的中轴线的任意位置，取预设面积的区域建立一个或多个刚性耦合，分别作为第三约束点。
54.需要说明的是，上述横梁，可以是位于上述有限元模型前部的横梁，或者可以是位于上述有限元模型后部的横梁。本发明实施例中对上述横梁是位于上述有限元模型前部的横梁或者是位于上述有限元模型后部的横梁，不作具体限定。
55.需要说明的是，预设面积可以为120*120mm2。
56.构建作业机械的有限元模型之后，可以对上述有限元模型进行约束和加载。
57.为了避免上述有限元模型出现过约束，可以通过仅约束上述有限元模型中的第一约束点第一方向和第三方向的自由度、约束上述有限元模型中的第二约束点第一方向、第二方向和第三方向的自由度以及约束上述有限元模型中的第三约束点第三方向的自由度，实现对上述有限元模型的约束。
58.为了避免上述有限元模型出现结构应力超屈服，可以通过在上述有限元模型中的第一加载点施加第三方向的作用力，在上述有限元模型中的第二加载点施加第三方向的相反方向的作用力；或者，可以通过在上述有限元模型中的第一加载点施加第三方向的相反方向的作用力，在上述有限元模型中的第二加载点施加第三方向的作用力，实现对上述有限元模型的加载。其中，施加在第一加载点和第二加载点的作用力的大小相同。
59.需要说明的是，第一方向、第二方向和第三方向可以根据实际情况确定，例如：第一方向可以为平行于作业机械前进方向水平向前的方向，第二方向可以为垂直于第一方向水平向右的方向，第三方向可以为垂直于水平面向上的方向。本发明实施例中对第一方向、第二方向和第三方向不作具体限定。
60.对上述有限元模型进行约束和加载之后，上述有限元模型发生形变，可以获得形变后的有限元模型。
61.步骤103、获取形变后的有限元模型的位移图，基于位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度。
62.具体地，基于有限元分析，可以获取上述形变后的有限元模型的位移图。
63.基于上述形变后的有限元模型的位移图，可以通过数值计算等方式，获取作业机械的车架的扭转刚度。
64.本发明实施例通过构建作业机械的有限元模型，约束位于上述有限元模型中的第一纵梁下翼板处的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束位于上述有限元模型中的第二纵梁下翼板处的第二约束点在第一方向、第二方向和第三方向的自由度，约束位
于上述有限元模型横梁的中轴线处的第三约束点在第三方向的自由度，在位于上述有限元模型中的第一纵梁下翼板处的第一加载点和位于上述有限元模型中的第二纵梁下翼板处的第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，在第一加载点施加的作用力的方向为第三方向或第三方向的相反方向，获得形变后的有限元模型，获取上述形变后的有限元模型的位移图之后，基于上述有限元模型的位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度，能避免在确定扭转刚度的过程中，作业机械的有限元模型出现过约束、结构应力超屈服等问题，能降低计算误差，能更准确、更高效的确定作业机械的车架的扭转刚度。
65.基于上述各实施例的内容，第一方向为平行于作业机械机身方向水平向后的方向；第二方向为垂直于第一方向水平向右的方向；第三方向为垂直于水平面向上的方向。
66.图2是本发明提供的扭转刚度确定方法中作业机械的车架的有限元模型的结构示意图。如图2所示，第一方向为平行于作业机械机身水平向后的方向，第二方向可以为垂直于第一方向水平向右的方向，第三方向可以为垂直于水平面向上的方向。
67.可选地，可以以上述有限元模型的中心为原点，以平行于作业机械机身方向水平向后的方向为x轴方向，以垂直于第一方向水平向右的方向为y轴方向，以垂直于水平面向上的方向为z轴方向，建立空间直角坐标系。
68.第一约束点201位于与上述有限元模型的前轴中心线相交的第一纵梁下翼板处，第二约束点202位于与上述有限元模型的前轴中心线相交的第二纵梁下翼板处的情况下，第一加载点204位于与上述有限元模型的后轴中心线相交的第一纵梁下翼板处，第二加载点205位于与上述有限元模型的后轴中心点相交的第二纵梁下翼板处。
69.需要说明的是，第三约束点203，可以位于上述有限元模型中横梁的中轴线上。上述横梁可以是上有限元模型前部的横梁，还可以是位于有限元模型后部的横梁。本发明实施例中对横梁的具体位置不作具体限定。
70.相应地，为了避免上述有限元模型出现过约束，可以通过仅约束上述有限元模型中的第一约束点201在x轴方向和z轴方向的自由度、约束上述有限元模型中的第二约束点202在x轴方向、y轴方向和z轴方向的自由度以及约束上述有限元模型中的第三约束点203在z轴方向的自由度，实现对上述有限元模型的约束。
71.为了避免上述有限元模型出现结构应力超屈服，可以通过在上述有限元模型中的第一加载点204施加z轴方向的作用力，在上述有限元模型中的第二加载点205施加z轴方向的相反方向的作用力；或者，可以通过在上述有限元模型中的第一加载点204施加z轴方向的相反方向的作用力，在上述有限元模型中的第二加载点205施加z轴方向的作用力，实现对上述有限元模型的加载。其中，施加在第一加载点204和第二加载点205的作用力的大小相同。
72.本发明实施例中第一方向为平行与作业机械机身水平向后的方向，第二方向为垂直于第一方向水平向右的方向，第三方向为垂直于水平面向上的方向，能更准确的模拟实际工况，能进一步提高确定作业机械的车架的扭转刚度的准确度。
73.基于上述各实施例的内容，第三约束点203，位于有限元模型中第一横梁的中轴线上；第一横梁，为位于有限元模型前部的横梁。
74.具体地，可以将位于上述有限元模型前部的横梁作为第一横梁206，将位于上述有限元模型后部的横梁作为第二横梁207。本发明实施例中，第三约束点203位于上述有限元
模型中第一横梁206的中轴线上。
75.相应地，可以在位于上述有限元模型中第一横梁206的中轴线上的第三约束点203，施加第三方向的作用力。
76.本发明实施例中的第三约束点位于作业机械的有限元模型中第一横梁的中轴线上，第一横梁为位于上述有限元模型前部的横梁，能避免在确定扭转刚度的过程中，作业机械的有限元模型出现过约束，能降低计算误差。
77.基于上述各实施例的内容，第三约束点203，位于有限元模型中第二横梁207的中轴线上；第二横梁207，为位于有限元模型后部的横梁。
78.本发明实施例中，第三约束点203位于上述有限元模型中第二横梁207的中轴线上。
79.相应地，可以在位于上述有限元模型中第二横梁207的中轴线上的第三约束点203，施加第三方向的作用力。
80.需要说明的是，相较于在第三约束点203位于上述有限元模型中第一横梁206的中轴线上的情况下，在第三约束点203位于上述有限元模型中第二横梁207的中轴线上的情况下，确定的车架的扭转强度更准确。
81.本发明实施例中的第三约束点位于作业机械的有限元模型中第二横梁的中轴线上，第二横梁为位于上述有限元模型后部的横梁，能更好的避免在确定扭转刚度的过程中，作业机械的有限元模型出现过约束，能进一步降低计算误差。
82.基于上述各实施例的内容，第三约束点203的数量为多个。
83.可选地，在第三约束点203的数量为多个的情况下，可以在上述有限元模型中第一横梁206的中轴线上，取多个预设面积的区域建立刚性耦合，上述刚性耦合的数量可以与第三约束点203的数量相同。
84.可选地，在第三约束点203的数量为多个的情况下，可以在上述有限元模型中第二横梁207的中轴线上，取多个预设面积的区域建立刚性耦合，上述刚性耦合的数量可以与第三约束点203的数量相同。可以将每一刚性耦合。
85.优选地，任意相邻两个第三约束点203之间的距离可以相等。
86.本发明实施例中第三约束点的数量为多个，各第三约束点沿横梁的中轴线分布，能更好的避免在确定扭转刚度的过程中，作业机械的有限元模型出现过约束，能进一步降低计算误差。
87.基于上述各实施例的内容，基于位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度，具体包括：基于位移图，根据反正弦公式，获取有限元模型的车架的扭转角。
88.需要说明的是，传统的扭转刚度确定方法中，可以基于反正切公式和形变后的有限元模型的位移图，获取有限元模型的车架的扭转角。但是，由于反正切公式自身的局限性，在扭转角的真实值较大的情况下，会导致计算得到扭转角准确度不高。
89.为了提高基于形变后的有限元模型的位移图计算得到的扭转角度的准确度，本发明实施例中根据反正弦公式，计算得到上述有限元模型的车架的扭转角。
90.根据反正弦公式计算得到上述有限元模型的车架的扭转角的公式如下所示：
[0091][0092]
其中，a表示有限元模型的车架的扭转角；a表示第一加载点和第二加载点之间的距离。f1表示第一加载点的位移；f2表示第二加载点的位移。第一加载点的位移f1和表示第二加载点的位移f2，可以基于上述形变后的有限元模型的位移图确定。
[0093]
基于扭转角，获取车架的扭转刚度。
[0094]
具体地，获取有限元模型的车架的扭转角a之后，可以基于有限元模型的车架的扭转角a，通过数值计算的方法，获取作业机械的车架的扭转刚度，具体计算公式如下：
[0095][0096]
其中，k表示作业机械的车架的扭转刚度，单位为n.mm/deg；f表示施加在第一加载点和第二加载点的作用力的大小。
[0097]
本发明实施例通过基于作业机械的形变后的有限元模型的位移图和反正弦公式，获取有限元模型的车架的扭转角，基于上述扭转角，通过数值计算的方法获取作业机械的车架的扭转刚度，能避免在上述扭转角的真实值较大的情况下，确定的扭转刚度的准确度不高的问题，能进一步提升确定扭转刚度的准确度。
[0098]
以下以第一纵梁下翼板为位于上述有限元模型左侧的纵梁下翼板，第二纵梁下翼板为位于上述有限元模型右侧的纵梁下翼板，在上述有限元模型中的第一加载点施加第三方向的作用力，在上述有限元模型中的第二加载点施加第三方向的相反方向的作用力为例，说明本发明提供的扭转刚度确定方法。
[0099]
约束上述有限元模型中的第一约束点第一方向和第三方向的自由度、约束上述有限元模型中的第二约束点第一方向、第二方向和第三方向的自由度以及约束上述有限元模型中的第三约束点第三方向的自由度，实现对上述有限元模型的约束。在上述有限元模型中的第一加载点施加第三方向的作用力，在上述有限元模型中的第二加载点施加第三方向的相反方向的作用力，其中，施加在第一加载点和第二加载点的作用力的大小1000n，第一加载点和第二加载点之间的距离l＝856mm。
[0100]
对上述有限元模型进行约束和加载之后，上述有限元模型发生形变。基于有限元分析方法，可以获取上述形变后的有限元模型的位移图。基于上述形变后的有限元模型的位移图，可以获得第一加载点的位移f1＝2.28mm，第二加载点的位移f2＝2.28mm。
[0101]
基于公式(1)可以计算得到有限元模型的车架的扭转角a＝0.305
°
。基于公式(2)可以计算得到作业机械的车架的扭转刚度k＝2806.557n.mm/deg。
[0102]
图3是本发明提供的车架设计方法的流程示意图。下面结合图3描述本发明的车架设计方法。如图3所示，该方法包括：步骤301、基于如上所述的扭转刚度确定方法获取待设计车架的扭转刚度。
[0103]
具体地，可以基于本发明提供的扭转刚度确定方法，确定待设计车架的扭转刚度。
[0104]
需要说明的是，基于本发明提供的扭转刚度确定方法确定待设计车架的扭转刚度的具体步骤，可以参见上述各实施例的内容，此处不再赘述。
[0105]
步骤302、基于待设计车架的扭转刚度，获取待设计车架的结构强度。
[0106]
具体地，基于待设计车架的扭转刚度，通过数值计算等方式，可以获取待设计车架的结构强度。
[0107]
步骤303、基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案。
[0108]
具体地，基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，可以对待设计车架进行设计，获取待设计车架的设计方案。
[0109]
本发明实施例通过获取待设计车架的扭转刚度，基于待设计车架的扭转刚度，获取待设计车架的结构前端，基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案，能更高效、更准确的进行车架设计，能缩短设计周期，减少测试次数，降低研发费用，提高产品竞争力。
[0110]
基于上述各实施例的内容，一种车架，上述车架是基于如上所述的车架设计方法设计的。
[0111]
具体地，基于本发明提供的车架设计方法设计的车架，在车架设计的过程中更高效、更准确，设计周期更短，测试次数更少，投入的研发费用更少。
[0112]
需要说明的是，基于本发明提供的车架设计方法设计车架的具体步骤，可以参见上述各实施例的内容，此处不再赘述。
[0113]
本发明实施例中的车架，是基于本发明提供的车架设计方法设计的，能基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案，能更高效、更准确的进行车架设计，能缩短设计周期，减少测试次数，降低研发费用，提高产品竞争力。
[0114]
基于上述各实施例的内容，一种作业机械，包括：如上所述的车架。
[0115]
具体地，作业机械包括基于本发明提供的车架设计方法设计的车架，在车架设计的过程中更高效、更准确，设计周期更短，测试次数更少，投入的研发费用更少。
[0116]
需要说明的是，本发明实施例中的作业机械可以为各类车辆，例如：小型汽车、中型客车以及重型货车等；本发明实施例中的作业机械还可以为各类工程车辆，例如：混凝土泵车、搅拌车等。
[0117]
本发明实施例中的作业机械中的车架，是基于本发明提供的车架设计方法设计的，能基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案，能更高效、更准确的进行车架设计，能缩短设计周期，减少测试次数，降低研发费用，提高产品竞争力。
[0118]
图4是本发明提供的车架设计装置的结构示意图。下面结合图4对本发明提供的车架设计装置进行描述，下文描述的车架设计装置与上文描述的本发明提供的车架设计方法可相互对应参照。如图4所示，该装置包括：刚度获取模块401、强度获取模块402和车架设计模块403。
[0119]
刚度获取模块401，用于基于如上所述的扭转刚度确定方法获取待设计车架的扭转刚度。
[0120]
强度获取模块402，用于基于待设计车架的扭转刚度，获取待设计车架的结构强度。
[0121]
车架设计模块403，用于基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案。
[0122]
具体地，刚度获取模块401、强度获取模块402和车架设计模块403电连接。
[0123]
刚度获取模块401可以用于基于本发明提供的扭转刚度确定方法，确定待设计车
架的扭转刚度。
[0124]
需要说明的是，基于本发明提供的扭转刚度确定方法确定待设计车架的扭转刚度的具体步骤，可以参见上述各实施例的内容，此处不再赘述。
[0125]
强度获取模块402可以用于基于待设计车架的扭转刚度，通过数值计算等方式，可以获取待设计车架的结构强度。
[0126]
车架设计模块403可以用于基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，可以对待设计车架进行设计，获取待设计车架的设计方案。
[0127]
本发明实施例通过获取待设计车架的扭转刚度，基于待设计车架的扭转刚度，获取待设计车架的结构前端，基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案，能更高效、更准确的进行车架设计，能缩短设计周期，减少测试次数，降低研发费用，提高产品竞争力。
[0128]
图5是本发明提供的扭转刚度确定装置的结构示意图。下面结合图5对本发明提供的扭转刚度确定装置进行描述，下文描述的扭转刚度确定装置与上文描述的本发明提供的扭转刚度确定方法可相互对应参照。如图5所示，该装置包括：模型构建模块501、形变加载模块502和刚度确定模块503。
[0129]
模型构建模块501，用于构建作业机械的有限元模型。
[0130]
形变加载模块502，用于约束有限元模型中的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第二约束点在第一方向、第二方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第三约束点在第三方向的自由度，在有限元模型中的第一加载点和第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，获得形变后的有限元模型；其中，第一约束点和第一加载点，位于有限元模型中的第一纵梁下翼板处；第二约束点和第二加载点，位于有限元模型中的第二纵梁下翼板处；第三约束点位于有限元模型中横梁的中轴线处；在第一加载点施加的作用力的方向，为第三方向或第三方向的相反方向；
[0131]
刚度确定模块503，用于获取形变后的有限元模型的位移图，基于位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度。
[0132]
具体地，模型构建模块501、形变加载模块502和刚度确定模块503电连接。
[0133]
模型构建模块501可以用于基于作业机械的特征，通过问题定义、几何模型建立、单元选择、单元特性定义网格划分、模型检查和处理和边界条件定义等步骤，构建作业机械的有限元模型。
[0134]
形变加载模块502可以用于为了避免上述有限元模型出现过约束，可以通过仅约束上述有限元模型中的第一约束点第一方向和第三方向的自由度、约束上述有限元模型中的第二约束点第一方向、第二方向和第三方向的自由度以及约束上述有限元模型中的第三约束点第三方向的自由度，实现对上述有限元模型的约束。为了避免上述有限元模型出现结构应力超屈服，可以通过在上述有限元模型中的第一加载点施加第三方向的作用力，在上述有限元模型中的第二加载点施加第三方向的相反方向的作用力；或者，可以通过在上述有限元模型中的第一加载点施加第三方向的相反方向的作用力，在上述有限元模型中的第二加载点施加第三方向的作用力，实现对上述有限元模型的加载。其中，施加在第一加载点和第二加载点的作用力的大小相同。对上述有限元模型进行约束和加载之后，上述有限元模型发生形变，可以获得形变后的有限元模型。
[0135]
刚度确定模块503可以用于基于有限元分析，可以获取上述形变后的有限元模型的位移图。基于上述形变后的有限元模型的位移图，可以通过数值计算等方式，获取作业机械的车架的扭转刚度。
[0136]
可选地，刚度确定模块503可以具体用于基于位移图，根据反正弦公式，获取有限元模型的车架的扭转角；基于扭转角，获取车架的扭转刚度。
[0137]
本发明实施例通过构建作业机械的有限元模型，约束位于上述有限元模型中的第一纵梁下翼板处的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束位于上述有限元模型中的第二纵梁下翼板处的第二约束点在第一方向、第二方向和第三方向的自由度，约束位于上述有限元模型横梁的中轴线处的第三约束点在第三方向的自由度，在位于上述有限元模型中的第一纵梁下翼板处的第一加载点和位于上述有限元模型中的第二纵梁下翼板处的第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，在第一加载点施加的作用力的方向为第三方向或第三方向的相反方向，获得形变后的有限元模型，获取上述形变后的有限元模型的位移图之后，基于上述有限元模型的位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度，能避免在确定扭转刚度的过程中，作业机械的有限元模型出现过约束、结构应力超屈服等问题，能降低计算误差，能更准确、更高效的确定作业机械的车架的扭转刚度。
[0138]
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(communications interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行扭转刚度确定方法和/或
[0139]
车架设计方法，上述方法包括：构建作业机械的有限元模型；约束有限元模型中的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第二约束点在第一方向、第二方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第三约束点在第三方向的自由度，在有限元模型中的第一加载点和第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，获得形变后的有限元模型；其中，第一约束点和第一加载点，位于有限元模型中的第一纵梁下翼板处；第二约束点和第二加载点，位于有限元模型中的第二纵梁下翼板处；第三约束点位于有限元模型中横梁的中轴线处；在第一加载点施加的作用力的方向，为第三方向或第三方向的相反方向；获取形变后的有限元模型的位移图，基于位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度。基于如上所述的扭转刚度确定方法获取待设计车架的扭转刚度；基于待设计车架的扭转刚度，获取待设计车架的结构强度；基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案。
[0140]
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0141]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，
计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的扭转刚度确定方法和/或车架设计方法，上述方法包括：构建作业机械的有限元模型；约束有限元模型中的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第二约束点在第一方向、第二方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第三约束点在第三方向的自由度，在有限元模型中的第一加载点和第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，获得形变后的有限元模型；其中，第一约束点和第一加载点，位于有限元模型中的第一纵梁下翼板处；第二约束点和第二加载点，位于有限元模型中的第二纵梁下翼板处；第三约束点位于有限元模型中横梁的中轴线处；在第一加载点施加的作用力的方向，为第三方向或第三方向的相反方向；获取形变后的有限元模型的位移图，基于位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度。基于如上所述的扭转刚度确定方法获取待设计车架的扭转刚度；基于待设计车架的扭转刚度，获取待设计车架的结构强度；基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案。
[0142]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的扭转刚度确定方法和/或车架设计方法，上述方法包括：构建作业机械的有限元模型；约束有限元模型中的第一约束点在第一方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第二约束点在第一方向、第二方向和第三方向的自由度，约束有限元模型中的第三约束点在第三方向的自由度，在有限元模型中的第一加载点和第二加载点分别施加大小相同方向相反的作用力，获得形变后的有限元模型；其中，第一约束点和第一加载点，位于有限元模型中的第一纵梁下翼板处；第二约束点和第二加载点，位于有限元模型中的第二纵梁下翼板处；第三约束点位于有限元模型中横梁的中轴线处；在第一加载点施加的作用力的方向，为第三方向或第三方向的相反方向；获取形变后的有限元模型的位移图，基于位移图，获取作业机械的车架的扭转刚度。基于如上所述的扭转刚度确定方法获取待设计车架的扭转刚度；基于待设计车架的扭转刚度，获取待设计车架的结构强度；基于待设计车架的扭转刚度和结构强度，获取待设计车架的设计方案。
[0143]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0144]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
[0145]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。