实测道路载荷谱在新开发车型车身疲劳分析中的应用

根据新研发车和现有车型具有相同底盘平台的特点,提出一种利用现车道路载荷,快速进行新车车身疲劳分析和评估的方法。建立新车多体模型,放大现车道路载荷并结合轮胎接地位移为输入。根据车轮力传感器(WFT)载荷测量特点,正确地对模型加载激励,仿真得到车身载荷谱。选用合理疲劳分析方法预测车身寿命,以现车车身的疲劳分析损伤为目标,对不合格局部进行合理优化,最终新车车身达到设计耐久目标。     

实测道路载荷谱在新开发车型车身疲劳分析中的应用 摘

根据新研发车和现有车型具有相同底盘平台的特点,提出一种利用现车道路载荷,快速进行新车车身疲劳分析和评估的方法。建立新车多体模型,放大现车道路载荷并结合轮胎接地位移为输入。根据车轮力传感器（WFT）载荷测量特点,正确地对模型加载激励,仿真得到车身载荷谱。选用合理疲劳分析方法预测车身寿命,以现车车身的疲劳分析损伤为目标,对不合格局部进行合理优化,最终新车车身达到设计耐久目标。     

基于载荷谱的轿车后车身耐久性能分析

本文以中心开发的乘用车后车身的疲劳耐久特性作为研究对象,截取整车后半部分白车身建立有限元模型,以实测车轮六分力载荷谱经多体动力学仿真分析输出的后悬架安装点激励作为疲劳计算的载荷输入。在此基础上,通过疲劳仿真分析软件FEMFAT分别对开发车与竞品车后车身疲劳寿命进行了对比分析,并将仿真分析结果与试验结果进行了对标,为该乘用车车身的设计开发及改进提供重要依据。     

基于耐久性虚拟试验的车身结构疲劳分析

首先建立某款商务车刚柔耦合多体动力学模型,并对其悬架系统进行分析和验证,然后构建耐久性虚拟路面作为激励对整车模型进行虚拟试验,以获取车身边界动态载荷,最后利用静态叠加法算得车身结构的应力响应,并采用基于寿命的安全因子法对车身结构进行疲劳寿命预测,重点对路试开裂的后摆臂支座进行疲劳分析和结构优化。结果表明,基于寿命的安全因子分析法能更直观地分析结构的疲劳损伤状态。     

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.     

基于实测载荷谱的白车身疲劳寿命计算

通过六分力轮测试系统实测了某型乘用车在试车场运行的载荷谱数据,以此作为输入,并综合有限元分析、多体动力学分析和疲劳分析等多种CAE手段,对该乘用车白车身在实测载荷谱作用下的疲劳寿命分布进行了计算分析.同时,给出了符合真实工况的试验与虚拟相结合的白车身一体化疲劳分析流程,该流程同样适用于底盘零部件的疲劳分析.     

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。     

车身疲劳载荷谱获取关键技术研究

基于车辆动力学理论,研究车辆动力学模型构建和关键参数选取,通过分析车身约束、力矩分配及刚度阻尼参数选取等,提出组合车身约束、驱动和制动力矩分离、加载轮心力矩、限位块阻尼和衬套刚度阻尼模拟等关键技术及建立可靠动力学模型和获取精确疲劳载荷谱的技术方法,并与实测疲劳载荷谱进行对比验证其可靠性。     

基于虚拟疲劳分析的改款车型快速开发

根根据改款车型开发的特点,以原车型道路载荷谱作为输入,应用虚拟疲劳分析技术,在无物理样车的情况下对新车型进行了车身疲劳寿命预估和车身结构优化设计,通过整车台架耐久试验验证了虚拟疲劳分析结果的正确性。在此基础上,通过提前启动生产准备及减少物理样车试验轮次,在保证车身耐久性能满足开发目标的前提下,缩短了研发周期。     

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。     

中央扣对悬索桥动力特性及短吊索车载激励响应的影响

为实现运营阶段中央扣对悬索桥动力特性及车载激励下短吊索响应影响的量化分析,进而为悬索桥设计及维养策略提供参考,基于已编制的车-桥耦合分析系统,引入制动惯性力及俯仰力矩模拟车辆制动力,建立了考虑车辆制动过程的车-桥耦合分析系统;以一座单跨地锚式悬索桥为工程背景,建立无、有中央扣2种缆梁连接体系的全桥空间有限元模型,研究中...     

考虑弹性支撑边界条件的电动汽车-路面系统机电耦合振动特性分析

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量大导致轮胎动载荷增加,并且电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励,进一步加剧车轮振动引起垂向振动负效应的问题。鉴于此,考虑电机的电磁激励,建立了电动汽车-路面系统的机电耦合动力学模型,推导了弹性支撑边界条件下路面结构的模态频率和振型表达式,以及路面振动引起的二次激励。计算了简支与弹性支撑边界条件下的路面模态频率,根据频率分布进行了截断阶数选取,并分析了边界条件、电机激励和车速对路面响应的影响。在此基础上,研究了不同行驶速度、路基反应模量及路面不平顺幅值下,激励形式对汽车车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的影响。结果表明：路面不平顺幅值越小,弹性支撑对路面响应的影响越大,弹性支撑边界条件下的路面响应较小,电机激励会引起路面响应的增加;弹性支撑边界条件下,路面不平顺幅值和路基反应模量越小,考虑路面不平顺、路面二次激励和电机激励的三重综合激励对电动汽车响应的影响越大,激励形式对轮胎动载荷的影响最大,对车身加速度的影响次之,对悬架动挠度的影响最小;电机激励导致轮胎动载荷增加,对路面破坏和寿命产生的负效应不容忽视。所建电动汽车-路面系统机电耦合模型及研究思路可为电动汽车垂向动力学分析提供参考与理论支持。     

多轴商用车的行驶平顺性仿真分析

基于拉格朗日方程建立多轴商用车的五自由度振动微分方程,已知激励功率密度前提下,构造了具有复谐和函数特点的多轴商用车的路面虚拟激励,应用复模态分析给出虚拟响应的求解公式。通过虚拟激励法求取了车身垂直加速度的功率谱密度及均方根值,评价了多轴商用车的行驶平顺性。结果表明,复模态和虚拟激励方法结合,进行多轴商用车的行驶平顺性仿真分析,方法简单、易行。     

考虑随机车载-风载联合作用的斜拉桥拉索疲劳可靠性分析

以某大跨斜拉桥为工程背景,对随机车载与风载联合作用下的斜拉索疲劳可靠性进行了分析。首先,依据交通调查数据,建立随机交通荷载模型,基于桥位处多年风速统计资料,建立大桥风载概率模型;然后,采用自编的风-车-桥动力响应分析程序,实现随机车载与风载联合作用下的拉索应力谱计算分析;最后,基于累积损伤理论和Monte-Carlo法开展拉索的疲劳可靠度和疲劳寿命分析。研究结果表明：风载对斜拉索疲劳可靠度影响显著,且该影响由短索到长索呈不断增大的趋势;考虑车载-风载联合作用的拉索疲劳寿命较仅考虑车载的情况下降2%～63%,平均达50%。     

钢筋混凝土桥面板疲劳数值分析方法

为了模拟车辆荷载作用下桥面板的疲劳损伤退化过程,提出了针对公路钢筋混凝土桥面板疲劳失效过程的数值分析方法。首先在各国相关试验与研究的基础上,通过编制合理的荷载谱,将复杂的车辆荷载进行简化等效;然后提出了高周循环荷载下受弯构件中钢筋与混凝土材料的疲劳本构关系,基于ABAQUS软件对一试验板建模分析,验证了疲劳本构关系的正确性;最后,对某实际钢筋混凝土桥面板进行疲劳数值分析与疲劳寿命预测。结果表明：该桥面板的抗疲劳寿命满足要求;所建立的材料疲劳本构关系能够有效模拟钢筋和混凝土在循环加载过程中力学性能的衰减规律。     

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...