重型车辆与路面耦合作用的仿真分析研究

针对车-路系统以及车-路耦合作用的特点,运用ADAMS动力学仿真软件,建立了某重型车的多自由度仿真模型,并利用ADAMS对模型进行了仿真计算,分析了车辆以不同载重量、不同速度行驶于不同等级路面时,车辆对路面的动载荷作用。结果表明：车-路耦合产生的动载作用受路面工况的影响较大,随着路面等级的降低,车辆对路面的动载荷有着显著的增大;在车辆正常行驶速度范围内,车辆对路面的动载荷也随着车速的增加而增大;而在相同条件下。满载车辆较空载车辆对路面的动载荷要大很多,即满载对路面的破坏作用更为显著。     

基于实测路谱的比利时路面载荷预测与试验对比研究

基于某C级轿车实测数据在ADAMS/car中建立了整车多体动力学模型和虚拟2D比利时试验场路面模型,并以该路面耐久性行驶工况为输入条件,结合多体仿真、载荷虚拟迭代和道路载荷数据采集等技术获取了路面车辆的工作载荷。试验结果表明,比利时路面载荷预测仿真结果与测试结果在时域、幅值频次趋势基本一致,该方法可有效预测比利时路面车辆的动态载荷,同时可为整车及零部件的疲劳寿命分析和结构优化提供载荷输入条件。     

Multi-objective Optimization on MR Suspension Based on Variable Universe Fuzzy Control

为改善多轴重型车辆的动态性能,提出一种利用变论域模糊控制来实时优化悬架参数的方法.首先通过ADAMS/CAR软件建立采用磁流变减振器的车辆多体动力学模型,并在Matlab/Simulink中设计基于模糊推理的变论域模糊控制器;然后进行联合仿真,以研究在A、B、C级随机路面和不同车速工况下的整车动态特性.仿真 结果表明:与普通模糊控制,尤其是被动悬架相比,经变论域模糊控制实时优化后的行驶平顺性和轮胎动载荷都有明显改善.     

基于ADAMS/Car的雨天汽车行车安全分析

以多刚体动力学仿真软件ADAMS/Car为依托,建立车辆动力学模型、道路模型、车路耦合模型.通过改变ADAMS/Car中道路文件的路面摩擦系数,分别研究了车辆在干燥路面、潮湿路面及雨天路面的行驶状况.通过单移线和斜坡脉冲转向这2种常见工况进行仿真分析,得到了不同的车辆侧向位移曲线和车轮所受的侧向反力曲线,分析雨天对汽车行车安全的影响.单移线仿真试验结果表明:雨天路面摩擦因数为0.4,车速为60 km/h时,车辆变车道容易失去控制发生意外;车速为55km/h,转向盘转角达到70°时,车辆也将失去控制;斜坡阶跃仿真试验结果表明:车速为40 km/h,车辆将会失去控制.      

基于闭环仿真试验的路面条件对行车安全影响分析

路面条件对行车安全影响很大,利用多体动力学仿真软件ADAMS/Car与ADAMS/Solve,建立了车辆模型、道路模型、驾驶员模型以及人-车-路耦合模型,通过改变路面摩擦因数,分别模拟了晴天、雨天、雪天和结冰等状况下的路面条件,进行了闭环仿真试验,得到了车辆模型的侧向位移、航向角以及轮胎侧向反力的响应输出,分析研究了不同路面条件对行车安全的影响。计算结果表明:随着路面条件的变差即路面摩擦因数的减小,驾驶员操纵方向盘的转动角速度突变增加;在结冰路面摩擦因数为0.18时,左右后轮侧向力均趋向于0,会导致车辆绕前轮旋转,甚至失去控制,发生事故。     

基于ADAMS/Car的车辆侧翻风险因素研究

为了研究车辆侧翻风险因素对车辆侧翻的影响程度,运用ADAMS/Car软件建立了某轿车的多体动力学模型,基于仿真分析的方法进行了鱼钩转向侧翻试验设计,并选取横向载荷转移率作为度量车辆侧翻风险的指标.通过正交试验的方法,研究了路面摩擦系数、车辆行驶速度、方向盘角速度以及质心高度对车辆侧翻的影响程度.结果表明,在给定的水平下影响车辆侧翻的因素按其影响的强弱程度依次为:车辆行驶速度、路面摩擦系数、质心高度、方向盘角速度,其中车辆行驶速度对车辆的侧翻具有显著性影响.     

Simulation Analysis of Heavy-duty Vehicle Dynamic Load under Road Excitation in Time Domain and Spatial Domain

为研究时间和空间频率路面激励下重型车辆动载特性,将车辆的轮胎、钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块、限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,采用多体动力学仿真软件SIMPACK建立刚柔耦合的车辆整车虚拟样机,并采用有理函数功率谱密度的谐波叠加法建立空间域和时域路面激励数学模型,创建一个时域和空间域路面激励下车辆行驶动力学模型,仿真计算了车辆各轴轮胎的法向作用力和车轮法向动栽系数.结果表明:不同车速下,时域和空间域路面激励下得到的轮胎法向作用力的变化规律和大小均不相同,而且轮胎法向作用力最大值出现的位置也不同;中、后轴车轮法向动栽系数变化规律基本相似,但前轴车轮法向动载系数变化规律不同.研究结果可为轮胎动载荷计算、验证、预测提供参考依据.     

基于Simulink车辆舒适性和行驶安全性仿真分析

根据国标GB／T7031—2005机械振动道路路面谱测量数据报告,在MatLab中编写了随机路面激励谱仿真程序;利用拉格朗日方程建立了1／2车辆动力学模型,并用Simulink对其进行了仿真;以不同等级路面和不同车速下的随机路面激励谱作为输入,分析了车辆在不同等级路面、不同车速下的车身加速度均方根值和后轮的动载荷均方根值。这对满足汽车行驶舒适性和行驶安全性的情况下优化悬架参数具有重要意义。     

空气悬架车辆ADAMS与MATLAB联合仿真研究

利用虚拟样机技术建立了基于ADAMS/Car模块的空气悬架车辆多体模型,并在MATLAB中设计了主动悬架PID控制器.通过ADAMS的路面编辑器建立了脉冲输入和随机输入两种路面模型,进行了ADAMS与MATLAB联合仿真研究.仿真结果表明,由车辆虚拟样机模型和PID控制策略组成的空气悬架系统有效改善了车辆平顺性.     

EQ6850客车平顺性仿真及试验分析

针对EQ6850空气悬架客车,利用整车Pro/E模型获取相关参数,导入ADAMS多体动力学分析软件,建立整车多体动力学仿真模型,对整车在B级路面上行驶的平顺性进行仿真分析和试验对比,验证平顺性仿真分析的有效性。     

路面不平度对低路堤动应力的影响研究

基于正弦函数变化的路面不平度和两自由度的四分之一车辆模型,推导出车辆随机动荷载计算公式,研究路面不平度对车辆荷载作用下低路堤动力响应的影响规律。建立车-路耦合三维动力有限元模型,计算分析6种工况下不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤的动应力,得出低路堤动应力均随路面不平度值的增加而增大,且与车辆附加动荷载系数m近似为线性关系;提出不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤动应力计算模型,并对比有限元模型得到的低路堤动应力与应力计算模型得到的低路堤动应力。     

车轮随机动载特性的Simulink仿真分析

利用汽车的两自由度模型，应用Simulink软件仿真分析了车速与路面不平度对车轮随机动载变化趋势的影响。同时也分析了车轮随机动载的大小对路面疲劳应力的影响，指出了不同车速和路面不平度引起的路面动力反应及损伤变化规律，即车速和路面不平度的增加将导致汽车动载的增加，从而加速路面的损伤。提出了针对路面状况调整车速可以降低车轮随机动载，从而达到减轻路面损伤的要求。     

某越野车平顺性试验的仿真

借助于软件ADAMS/Car,建立了某越野车整车多体动力学模型,然后根据国标规定,按照ADAMS路面文件的要求,建立平顺性脉冲路面,进行不同车速下的仿真试验,得到试验数据。对于随机输入试验,通过深入研究ADAMS／ Car下随机路面文件的特点,规定相应的参数,进行平顺性仿真。另外还探索利用谐波叠加法建立应用更为广泛的随机路面的方法。最后通过编制相应程序,对汽车的平顺性输出结果做出评价。     

桥面不平顺对下承式系杆拱桥振动影响的试验和模拟研究

为了获得下承式系杆拱桥的汽车荷载冲击系数，在桥面间隔布置橡胶减速条带以形成周期性的不平顺输入，对下承式钢管混凝土系杆拱桥的动挠度进行现场实测。结合自编的车桥耦合（VBI）单元，建立车-桥耦合振动三维有限元分析模型，通过与实测结果对比验证VBI单元的正确性。在此基础上，引入另外3座标准拱桥以形成涵盖4种跨径的下承式系杆拱桥研究对象，输入规范规定的A~D级不平顺，研究车速、车重和桥梁基频对系梁冲击系数的影响。研究结果表明：汽车通过周期间隔布置的减速带时会形成稳态激振，当激振频率接近桥梁的前2阶基频时，引起的系梁动挠度响应最大；系梁的汽车荷载冲击系数随着桥梁基频的增加呈现出先增大后减小的趋势，当小汽车（总重低）行驶于差桥面（D级不平顺）时，规范值明显低估了系梁的冲击系数。     

Accelerated Service Life Testing of Automotive Vehicles on a Test Course

The accelerated service life testing of automotive vehicles for durability to road roughness induced dynamic loads is often accomplished in the laboratory using road roughness simulation facilities [1-5]. However, such tests can also be accomplished by a carefully designed field operation on a test course [6], where both the speed of the vehicle and the roughness of die test course become variables that control the degree of the test acceleration. Field tests are generally harder to control than laboratory tests, but offer a greater degree of realism since the vehicle is fully operational during the test exactly as it will be in service. This paper formulates the criteria for accelerated service life tests on a test course, evaluates the assumptions that must be enforced to obtain valid results, and explores the sensitivity of the results to the critical test parameters, namely, the vehicle speed and the road roughness severity of the test course relative to the service environment.     

由国际平整度指数模拟路面不平度方法研究

为了将实测得到的国际平整度指数IRI值引入到路面不平度模拟中,从而在车一路或车一桥相互作用的耦舍体系中更准确地模拟由路面不平度引起的车辆动荷栽,提出了一种通过实测IRI值得到该段路路面不平度的方法.由IRI的计算方法入手,通过建立1/4车模型来分析路面不平度的输入和车辆、地面的振动响应,并通过路面不平度标准差与IRI的关系等式作为中介,将IRI引入到路面不平度的模拟中,采用周期图表法,利用功率谱密度函数和傅立叶逆变换,进一步模拟出路面不平度.最后进行了实例模拟,通过程序分析,验证了该方法的有效性.     

Accelerated Service Life Testing of Automotive Vehicles on a Test Course

SUMMARY

The accelerated service life testing of automotive vehicles for durability to road roughness induced dynamic loads is often accomplished in the laboratory using road roughness simulation facilities [1–5]. However, such tests can also be accomplished by a carefully designed field operation on a test course [6], where both the speed of the vehicle and the roughness of die test course become variables that control the degree of the test acceleration. Field tests are generally harder to control than laboratory tests, but offer a greater degree of realism since the vehicle is fully operational during the test exactly as it will be in service. This paper formulates the criteria for accelerated service life tests on a test course, evaluates the assumptions that must be enforced to obtain valid results, and explores the sensitivity of the results to the critical test parameters, namely, the vehicle speed and the road roughness severity of the test course relative to the service environment.     

整合的虚拟产品开发技术应用研究

针对车辆这样复杂系统的开发工作,构建一个整合的虚拟产品开发技术框架,并成功地将其应用于某轻型客车的前悬架改型设计之中。本文建立了整车刚弹耦合动力学分析模型,采用动力学分析软件ADAMS对整车进行了动力学性能分析,确定了改型设计的实施方案,并输出了后续有限元分析工作所需的动载荷;利用数字化模型技术,依据原有的零部件模型,通过修改模型特定数字特征来完成零部件的改型设计;使用有限元分析软件NASTRAN对改型零部件的静、动强度进行了分析,提出改进方案,确保改型设计方案的可靠、可行。整合的方法有效综合了各种开发手段的优势,减少了重复设计时间,避免了在产品开发后期阶段的返工,并增强了物理样机与实际产品性能之间的相似性。     

基于小波变换的四轮车辆非平稳振动时频研究

基于8自由度的车辆动力学模型，以四轮相关滤波白噪声路面为系统输入，对四轮车辆的非平稳随机振动过程进行了计算机时域模拟，进而采用谱分析和小波分析技术分析了系统响应，在时频平面内建立了各振级之间的振动联系，考察了振动能量的流动情况，深入揭示了车辆非平稳振动过程的本质。