Multiaxial Fatigue Analysis of Vehicle Lower Control Arm Based on Simulated Road Excitation

提出了一种道路模拟试验与CAE相结合的汽车耐久性分析方法.采用道路模拟技术复现实际路面状况,迭代得到的轮胎激励信号,作为CAE动力学分析的边界条件.建立整车刚柔耦合模型,仿真获取关键零件连接点的载荷历程.以某汽车的下摆臂作为实例,采用有限元分析的惯性释放法,求得其应力.据此进一步对其载荷状态做二轴性分析,并选择合适的多轴疲劳损伤模型进行多轴疲劳分析.分析结果与路试结果对比表明,该方法可在设计阶段有效预估汽车关键零部件在非比例载荷作用下的疲劳寿命.     

基于RPC技术的道路模拟试验载荷谱重构方法研究

载荷测试及载荷谱编制能为车辆及其零部件的疲劳试验提供加载方法,也为疲劳寿命的科学估算提供依据。以国产B型轿车前桥为研究对象,在标准EVP试验路上进行载荷谱样本采集获取目标响应信号,基于远程参数控制技术在道路模拟实验中对载荷谱进行重构,建立了载荷谱重构的标准流程。     

加速疲劳试验的疲劳编辑技术探讨

本文简单介绍一些当今随计算机技术发展而发展出来的相应的疲劳编辑技术软件，并将ＳＡＮ－ＴＡＮＡ２０００轿车转向横拉杆在海南试车场采集到的道路谱通过美国ＭＴＳ公司的疲劳分析软件进行数据疲劳编辑和分析，说明模拟道路试验需结合疲劳编辑技术能正确有效地进行模拟道路试验，浓缩荷信号以缩短试验周期。     

三轴客车室内道路模拟试验研究

对采集的道路载荷谱进行分析处理得到道路模拟试验的目标信号。确定了道路模拟试验系统的输入和输出的通道配置。采用白粉噪声进行系统识别。进行了道路模拟中的第一次驱动信号计算以及循环迭代,最终达到预定的模拟精度,为整车室内耐久试验奠定基础。结果表明,基于道路模拟技术,在室内复现三轴客车的路面激励工况,该方法可行、有效。     

基于虚拟迭代技术的中型货车驾驶室载荷谱的求取

某货车驾驶室疲劳载荷激励输入位置位于驾驶室与悬置连接处,在进行整车强化道路耐久试验时无法安装设备直接采集。为获取较为准确的驾驶室疲劳寿命分析载荷谱,对强化耐久路面下整车加速度响应信号进行虚拟迭代。虚拟迭代时需调用整车多体动力学模型,为提高整车模型精度,基于Craig-Bampton综合模态理论生成柔性体车架,建立刚柔耦合的整车多体动力学模型。将Femfat-lab与ADAMS/Car进行联合仿真计算,以白噪声为初始输入,求解刚柔耦合整车多体动力学模型的非线性传递函数,基于循环迭代原理,进行各种典型强化路况下驾驶室悬置附近加速度响应信号的虚拟迭代。利用时域信号对比法及损伤阈值法作为迭代收敛判据,获得满足精度需求的位移驱动信号。将位移驱动信号导入到ADAMS/Car中,对整车多体动力学模型进行驱动仿真,提取驾驶室疲劳分析所需激励载荷谱,将虚拟迭代求得的载荷谱用于疲劳寿命分析所得结果与驾驶室疲劳强化台架试验结果进行对比。研究结果表明：出现疲劳破坏的部位相同度达75%,疲劳寿命误差在20%左右,表明虚拟迭代过程中基于柔性体车架建立的刚柔耦合多体动力学模型的仿真计算,可获得较高精度的迭代结果;以位移谱驱动整车多体动力学模型进行仿真能够有效避免六分力直接驱动时模型翻转等不稳定现象,并且整车模型仿真加速度响应结果与实测相应位置加速度响应吻合度较高;相比于传统的疲劳分析载荷获取方法,虚拟迭代技术可以在较低试验成本的情况下获取较高精度的载荷谱,并能够提取由于连接位置导致的无法直接进行载荷测量部位的疲劳分析载荷。     

道路模拟技术中的数值迭代方法

本文通过对道路模拟试验技术中室内激励信号获取的一般方法的论述，探讨了模拟技术中的迭代过程和数值迭代方法，了迭代的收敛和收敛速度等问题，并对模拟技术中应注意的问题提出了建设性意见。     

基于位移反求加载法的高精度皮卡车架疲劳开发与验证

车架是皮卡的重要总成,由于承受各种载荷冲击,所以容易产生开裂问题影响使用寿命。皮卡车架的疲劳预测选择了精度较高的基于位移反求加载法,结合试验场采集载荷谱数据与皮卡整车多体动力学模型,以相关性较高的整车内部响应信号(悬架位移信号、整车轴头Z向加速度信号、转向拉杆力标定信号)为目标信号,迭代反求整车等效位移激励信号,进而分解获取车架边界载荷谱,最后基于Miner线性累积损伤理论对皮卡车架进行疲劳分析、对标及优化,优化后的实车通过台架试验验证。     

基于六通道道路模拟机的重型汽车路面激励再现试验

利用INSTBON六通道道路模拟机对三轴式重型汽车进行了路面激励再现研究.介绍了路面激励再现的基本原理,分析了在道路信号采集与处理、试验系统频响特性识别、迭代运算及迭代质量评价等环节遇到的问题.以安徽定远汽车试验场的鱼鳞坑路面为例进行了模拟迭代试验,经过23次迭代后各测点的迭代误差均小于10%,即模拟响应与道路响应的功率谱密度基本吻合,实现了对实际路面激励的模拟.     

目标用户道路谱与试验场道路谱的载荷当量等效模拟研究

基于实测后桥轴头的垂向力、纵向力和测向力信号,利用载荷分析软件,对某车型在典型地区道路和某试车场道路上实测得到的后桥载荷谱进行疲劳特性分析,得出了各类道路经雨流统计的载荷特性,进而将试车场各路段进行组合来等效模拟用户使用道路。对用户使用道路与模拟后的试车场组合路段进行了多轴载荷损伤比较分析,验证了两者间的等效关系。     

基于希尔伯特-黄变换的汽车耐久性载荷谱编辑

室内道路模拟试验是当今主要的耐久性快速评价技术之一.为加速汽车耐久性台架测试,通常需要对载荷谱进行压缩编辑.针对用户道路采集信号的非平稳特征,基于希尔伯特-黄变换对载荷信号进行压缩编辑.首先,对实际用户道路所测得的载荷信号,利用经验模态分解获取固有模态函数.然后,对固有模态函数作希尔伯特变换获取相应的瞬时幅值和瞬时频率...     

摩托车平顺性的道路模拟试验研究

运用谐波叠加法建立了C级路面模型,通过模拟迭代将路面不平时间历程转化为激振器的驱动信号,并应用于道路模拟的摩托车平顺性试验测试中。采用两通道轮胎耦合道路模拟试验机对摩托车系统进行了振动试验,分别对驾驶员座垫、脚踏、手把和行李箱位置的振动加速度进行了测试,测试结果表明,行李箱处的振动最大,手把位置和脚踏位置的振动次之,座垫处的振动最小。     

基于室内道路模拟技术的整车加速耐久性试验的研究

兼顾损伤和功率谱密度,对从试验场采集的道路载荷谱进行综合编辑,以缩短试验周期.在道路模拟试验台上对编辑后的载荷谱进行迭代,求得汽车的驱动谱,并总结了迭代过程中调整增益系数等关键技术.最后在道路模拟试验台上进行加速耐久性试验,结果表明,该室内道路模拟技术能在更短的时间内准确再现试验场试验所呈现的故障.     

脉冲路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性影响

为了分析脉冲路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性的影响,给出了脉冲路面车轮激励和开关磁阻电机激励的表示。建立了考虑轮毂电机质量和轮毂电机激励的电动汽车平面4自由度振动模型,推导出相应的状态方程和输出向量,确定了脉冲路面平顺性评价指标。实现了脉冲路面车轮激励和轮毂电机激励的仿真,在脉冲路面下进行了4种工况的平顺性仿真和比较。结果表明,脉冲路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性有着不可忽视的影响,设计电动汽车时需要考虑轮毂电机偏心带来的负效应。     

道路模拟试验中系统非线性特性的研究

通过对响应信号的幅频特性和系统的频响函数分析,详细讨论了非线性系统的辨识和系统的解耦.最后建立典型零部件(副车架)道路模拟的试验台架,计算试验台架的频响函数,利用RPC迭代得到准确的驱动谱,并进行试验验证.试验结果表明,试验模拟精度可以满足要求.     

关联道路试验的轴耦合道路模拟试验关键技术研究

轴耦合道路模拟试验技术是源于道路试验的先进技术。首先梳理了两者的原理及关系;提出了道路试验与轴耦合道路模拟试验的主要关联路线;提出了道路模拟试验有效性的研究方法;提出了基于疲劳损伤的道路模拟试验可信度分析方法;总结实际试验关联结果,证明道路模拟试验的精准性。     

汽车仿真中三维路面模型生成系统开发

提出了根据多功能激光路面检测仪测得的路面信息,利用Delaunay三角剖分结合加权函数插值生成三维路面模型的算法,在此基础上开发了路面生成系统,该系统可以生成不同网格形式的路面模型及其相应的路面文件,可以直接被汽车仿真软件调用.通过功率谱对比与Adams仿真分析对生成的路面模型进行验证,结果表明生成的路面模型能够真实地反映实际路面不平度的特征.     

电驱动系统可靠性目标载荷快速构建方法研究

目标载荷是有效开展车辆可靠性评估与寿命预测的基础。车辆行驶过程中,由于驾驶行为、路面起伏、载重状态等因素的不断变化,不同用户电驱动系统载荷差异巨大,如何构建覆盖一定用户百分位水平的电驱动系统可靠性目标载荷,是当前产品高质量开发面临的共性问题。以用户历史运行数据为基础,结合整车动力学仿真和参数优化,提出了一种电驱动系统可靠性目标载荷快速构建方法。针对车辆行驶过程中道路坡度与整车质量参数数据难以精确获取、不同用户数据差异大的现实,通过等效坡度和等效质量的参数优化,提高电驱动系统载荷仿真精度;针对不同用户间等效坡度和等效质量差异,以95%用户损伤水平为目标,通过多目标优化得到群体用户模型参数的等效统一解;基于整车动力学仿真与实际用户载荷时域及损伤域对比,验证电驱系统可靠性目标载荷的有效性。结果表明,基于得到的统一参数仿真载荷与95百分位用户损伤误差仅为1.09%,为有效开展电驱动系统可靠性评估提供技术支持,为整车及其它系统可靠性目标载荷构建提供参考。     

基于参考模型的半主动悬架滑模控制

在分析电流变阻尼器工作原理与结构的基础上,基于参考模型设计了1/4车辆悬架系统的滑模控制器.研究了系统在随机路面激励条件下车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移等性能指标的控制效果.运用Simu-link在不同的车速和车身质量的情况下进行了仿真分析,结果表明:控制后悬架各性能指标均得到明显改善,滑模控制器性能稳定,对系统参数的改变具有很好的鲁棒性.     

基于模糊算法的车辆半主动悬架控制

以汽车二自由度悬架系统为研究对象,针对半主动悬架系统,提出以车身加速度为控制目的的模糊控制策略。以白噪声随机响应谱作为B级路面的激励输入,对被动悬架和半主动悬架系统进行仿真研究。仿真后的被动悬架与半主动悬架对结果表明,所提出的模糊控制策略有效的降低了悬架系统被击穿的可能性,提高了汽车乘坐的舒适性。     

路线及路面条件设计阶段的安全性评价仿真系统

以公路横断面数据为型值点,应用multi-quadric插值函数先后拟合出路面单元节点的平面坐标以及高程,并用大量的小三角形单元来逼近连续的路表曲面,从而获得适于行驶动力学仿真的三维路面模型。在ADAMS软件环境下,建立了轻型客车和轿车的整车模型以用于仿真时的动力学解算。研究了轮胎-路面的耦合方法及跟踪路中线的闭环路径控制策略、维持车速的速度控制策略。最后在ADAMS环境下形成了路线-驾驶员-车辆仿真识别系统,通过道路上的运行仿真,获得沿路线上的车辆行驶动力学响应,进而对公路几何线形和路面条件的安全性做出判断以及评价,并以某段二级公路为实例进行了仿真分析。结果表明:该仿真系统对于道路建成后事故多发路段的安全改善具有重要意义。