基于虚拟试验场的扭矩对疲劳耐久仿真的影响

目前虚拟试验场（VPG）因开发周期短、成本低而得到广泛运用,但由于多体仿真模型与实际模型存在一定的差异,提取的硬点扭矩精度无法得到保证,故基于虚拟试验场的疲劳耐久分析可靠性存在疑义。论文以后副车架和车身为研究对象,基于虚拟试验场路面提取后副车架和车身的硬点载荷谱;分别以有扭矩和无扭矩载荷谱进行疲劳耐久仿真分析;对比疲劳耐久仿真分析的结果。对比结果显示,有扭矩和无扭矩疲劳耐久仿真分析的损伤值比值介于0.54～0.99。总体而言,基于虚拟试验场的扭矩对疲劳耐久仿真的影响较小;在扭矩精度无法保证的情况下,不影响疲劳耐久仿真分析的整体结果,从而也证明了基于虚拟试验场的疲劳耐久仿真分析的可靠性。     

基于虚拟试车场的载荷预测研究

文章基于Hyper Works/MotionView建立了某车型的动力学模型、虚拟试车场路面模型以及驾驶员模型,构建了"道路-车辆-人"的闭环系统。针对10种典型路面进行了相关的虚拟载荷预测,重点对轮心和悬架零部件载荷,从时域、频域两个维度与实车道路采谱载荷数据进行对比分析。结果表明,所建立的车辆动力学模型精度可靠,输出的虚拟载荷可应用到后续零部件台架载荷的开发试验中。基于虚拟试车场的载荷预测技术,可快速且较为准确地预测车身、底盘零部件、发动机衬套等在不同耐久工况下的动态载荷情况,增强零部件设计的稳健性,减少物理样车和台架的试验次数,降低开发成本。     

基于3D数字路面的整车耐久性能评价方法研究

鉴于传统的路谱采集方法受限于样车试验,开发周期长,且无法有效预测后期参数变化和评估全新车型,本文中在传统整车动力学载荷分析的基础上,建立了轮胎高频模型和试验场3D数字路面模型,提出了路面-轮胎-悬架-车身的这一完整传递路径的整车虚拟路谱动态响应分析和耐久性能评价方法。通过生成基于3D数字路面的动态载荷,可在项目开发早期进行汽车结构耐久性能评估。结果表明,用此方法获得的数据与传统轮心力传感器采集的路谱数据相当接近,能有效识别零件的风险位置和逐步免除开发阶段的路谱数据采集,在开发早期实现结构耐久性精确评估。     

轻型商用车的VPG技术及应用研究

为了提高悬架系统零部件耐久分析精度，减少开发周期，降低开发成本，首先本文制定了适用于轻型商用车使用场景的悬架系统耐久分析工况和试验工况，然后建立整车多提动力学模型，应用虚拟试验场（DVP）技术，进行时域下的虚拟试验场道路的整车动力学仿真，并对悬架系统零部件进行载荷分解。最后采用分解后的载荷进行零部件的有限元分析。该方法更真实的反映了整车在实际路面悬架受力情况，考虑因素更加全面，精度更高，分析方法更加有效。     

基于整车驻车试验的DCT箱体强度耐久仿真

以某双离合变速器（DCT）为研究对象,文章提出了基于整车驻车试验的DCT箱体强度及疲劳寿命预测方法。基于ADAMS建立目标车型,包含驻车系统整车冲击载荷仿真的系统模型,通过对不同驻车工况进行动力学仿真,获取对应工况下,驻车系统冲击载荷时域数据并与试验对标,验证了仿真结果的准确性。搭建DCT传动系统总成有限元模型,结合多体动力学仿真的整车冲击扭矩峰值及驻车系统的耐久试验载荷谱,分析了DCT箱体的强度及耐久性能,为DCT结构设计的正向开发及校验提供参考。     

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。     

副车架结构疲劳耐久仿真分析

某车企对正在研发的某车型进行可靠性道路耐久试验过程中,发现后副车架某位置发生开裂,开裂的产生影响了可靠耐久性能评估。为快速解决开裂问题,利用有限元方法对副车架进行仿真。主要思路:将试验场采集得到的路面激励信号加载到在多体动力学悬架模型中,然后提取出硬点动态载荷,最后将动载荷作为耐久仿真输入,对副车架进行结构疲劳耐久仿真分析,根据仿真结果对开裂位置进行原因分析,并提出有效性参考建议,为提高副车架寿命提供有利的数据支持。     

虚拟载荷在底盘系统耐久试验的应用研究

汽车底盘开发过程中的传统耐久性试验,用于试验的载荷来源,多为实车采集,此种方法存在严重依赖物理样车、开发试验周期长、采集载荷有限等缺点.本文基于多体动力学仿真技术,试验场数字模型,在Adams虚拟模型内生成虚拟载荷,输入底盘系统台架耐久试验作为目标载荷,替代实际样车载荷采集过程,进行底盘系统台架耐久试验验证.经过多车型...     

基于传递函数分析的汽车动态载荷预测方法

基于整车两自由度振动模型进行动态载荷传递函数分析,在获得整车参数或状态改变后的簧上和簧下传递函数比,提出了基于传递函数比的汽车动态载荷谱预测方法;采用基于虚拟试验场的耐久性载荷谱提取方法,对所预测的载荷谱进行了验证。结果表明：提出的方法可以有效预测汽车在不同载重状态下的动态载荷谱,但由于质量变化会引起汽车悬架系统的阻尼特性发生变化,导致载荷谱仿真值比预测值有所滞后。     

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。     

某重型商用车转向管柱及支架载荷谱提取

建立车架、驾驶室、翻转机构、转向管柱及支架等的刚柔耦合多体动力学模型。以试验场中采集的加速度信号为目标信号,使用FEMFAT-Lab软件中虚拟迭代的方法求得车架与前悬架4个连接处的位移谱,并通过仿真提取转向管柱上支架与驾驶室连接处的载荷谱,转向管柱下支架与车架连接处的载荷谱,转向器输入轴与转向器连接处的载荷谱,为后续的疲劳分析提供准备。     

轮胎尺寸对汽车结构疲劳累积损伤影响研究

基于结构耐久试验工况,通过六分力设备与底盘杆系所采集的整车道路载荷谱,应用动力学载荷分解方法获得虚拟随机载荷谱,对车身结构进行应力分析和疲劳累积损伤计算。在底盘关键位置布置传感器,同时在车身结构中CAE疲劳分析所对应的5个高应力区粘贴应变片,先后采用3套不同尺寸参数(包括胎高和胎面宽度)的轮胎以相同的耐久工况(同一个试验场,试验路面及对应的速度相同)来进行实车载荷对比测试。针对车身结构载荷幅值、频域进行分析,并基于雨流循环计数对车身和底盘件进行疲劳累积损伤计算与分析。整车实际测试的结果表明,CAE所预测到的损伤(裂纹)位置及其里程数与路试结果相吻合;在同样使用条件下,轮胎内径越大,车身结构和汽车底盘的寿命越低,已经可进行量化对比。     

基于整车模型的车身开口对角变形动态仿真研究

文章利用虚拟试验:(Virtual Proving Ground,简称VPG)提取的路谱载荷,基于整车模型系统研究了车型1(轿车),车型2(跨界SUV),车型3(中大型SUV)三种典型车型在动载荷激励下车身开口对角相对变形情况,并将动态法计算结果与静态工况分析结果进行了对比。研究结果表明:车型1在比利时路面和共振路面工况下车身开口对角变形量相对较大;基于虚拟路面动载荷激励法与车辆实际服役工况更接近,计算的开口对角变形量远大于静态工况的计算结果;模态贡献量分析显示对车型1,2,3后背门处车身开口对角变形影响最大的模态频率分别是14.49Hz,20.48Hz,21.51Hz,模态贡献量分析结果可为进一步结构优化和性能提升提供参考依据。     

基于CDTire的车辆动态载荷提取方法

为了在车辆设计阶段快速有效地排查疲劳耐久问题,建立了基于CDTire的整车动态载荷虚拟路面提取方法,并研究了路面与轮胎对车辆载荷提取与疲劳分析的影响。结合整车动力学模型,应用5款轮胎的CDTire模型,分别在不同频率特性的路面上提取了车辆轮心动态载荷,通过对比载荷时域曲线和伪损伤,分析了不同轮胎对车辆动态载荷的影响。由分析结果可知,乘用车的簧上质量较小,轮胎因素对底盘动态载荷影响较小。     

基于Virtual.Lab软件的非承载式车身道路载荷谱预测方法研究

道路谱的动态载荷是分析底盘件及车身连接点疲劳的关键输入，采集试验场路谱信号，利用Virtual. Lab创建带有整体式车架的整车刚柔耦合多体模型，通过时域波型复现技术（TWR) 虚拟迭代的方式得到轴头位移驱动信号，进而分解获得悬架接附点载荷谱，并在数据处理软件Tecware中对比载荷预测的结果，从而为车架的疲劳分析提供载荷输入。     

某罐装车虚拟样车的建立与动态参数仿真研究

以某罐装车型为研究对象,基于ADMAS/CAR定制了整车各部件动力学模型与模板,采用MSC.Simdesigner for CATIA定制了驾驶室模型,并将各部件组装为虚拟样车.基于稳态回转等仿真试验验证了虚拟样车的操纵稳定性;结合实车路试结果对比了虚拟样车与实车动态特性的一致性,并基于虚拟样车研究了多种工况下车辆的行驶性能.     

重卡轴头六分力道路载荷谱测试

本文以某6×4牵引车为研究对象,测量样车空载、满载两种情况各轴头在典型路况下的道路载荷谱,整车轴头载荷谱主要包括六个分力(三方向力Fx、Fy、Fz以及三方向扭矩Mx、My、Mz)。典型路况有:石块路、鹅卵石路、鱼鳞坑路、搓板路、比利时路、扭曲路等,测试场地为定远汽车试验场。     

轮心六分力作用下悬架疲劳载荷谱提取

准确提取车身连接点载荷是车身疲劳耐久性分析的关键.本文基于某轻型客车研发过程中单独对前、后车轮测取的道路试验轮心六分力数据,采用前、后悬架动力学模型提取车身连接点载荷,分析了多种悬架模型方案及其仿真结果,并与试验结果进行了对比.本文方法能够提取车身连接点载荷,为低成本准确获取车身疲劳耐久分析输入载荷提供了参考.     

与试验场相关的零部件台架试验规范研究

以某MPV车型底盘零部件的疲劳可靠性为研究对象,针对该零部件在试验场强化路面的载荷谱数据,应用雨流计数法获得其载荷分布矩阵。根据线性损伤原理,反推该零部件在台架上实现等疲劳损伤时的加载幅值和循环次数,从而得到与试验场相关的台架耐久试验规范。试验结果表明:该规范能够快速精准地再现零部件试验场试验故障,缩短试验周期,节省开发费用。     

基于柔性车架的摩托车虚拟样机建模及仿真

在基于虚拟样机技术的摩托车多体动力学模型构建中导入有限元柔性车架,建立了更为真实的整车虚拟动力学模型;对刚性、柔性2种车架模型路面载荷谱输入的振动仿真结果进行对比表析,柔性车架的整车虚拟样机模型更符合实际情况。