日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車測(cè)試網(wǎng)

  • 公眾號(hào)

    • 汽車測(cè)試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測(cè)試

某 SUV 整車虛擬迭代的方法研究

2021-12-23 20:20:13·  來源：汽車測(cè)試網(wǎng)  作者：黃小征 米 磊 劉艷華 王 海  
　
本文采集道路載荷譜，搭建多體動(dòng)力學(xué)模型，應(yīng)用虛擬迭代方法，反求出輪心處的四個(gè)垂向位移激勵(lì)，最后對(duì)比分析，表明仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)良好，再現(xiàn)了試驗(yàn)車的
本文采集道路載荷譜，搭建多體動(dòng)力學(xué)模型，應(yīng)用虛擬迭代方法，反求出輪心處的四個(gè)垂向位移激勵(lì)，最后對(duì)比分析，表明仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)良好，再現(xiàn)了試驗(yàn)車的路譜采集過程，獲得了車身與底盤零部件安裝點(diǎn)的載荷譜數(shù)據(jù)，為疲勞耐久性分析提供數(shù)據(jù)支持。
近年來，汽車結(jié)構(gòu)疲勞耐久性能的開發(fā)，越來越受到各大主機(jī)廠的關(guān)注，在新車型研發(fā)之前就會(huì)對(duì)其進(jìn)行CAE分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)。然而，如何獲得精確的連接點(diǎn)受力譜成為疲勞分析的前提和關(guān)鍵。
基于六分力儀的載荷分解技術(shù)把路譜采集、信號(hào)處理、多體動(dòng)力學(xué)仿真和虛擬迭代技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，共同形成了一個(gè)多學(xué)科的載荷分解技術(shù)。要獲得底盤和車身各個(gè)零部件的疲勞載荷譜，就需要將六分力儀采集的路譜信號(hào)施加到整車多體動(dòng)力學(xué)模型中，經(jīng)多體仿真分析重現(xiàn)路譜采集過程，然后在多體動(dòng)力學(xué)軟件中將連接點(diǎn)載荷輸出，得到各零部件疲勞載荷譜。而實(shí)際上直接采集到的六分力是不能直接加載到虛擬樣機(jī)模型上的，主要是因?yàn)槁纷V信號(hào)采集誤差使虛擬樣機(jī)各個(gè)方向的受力并不能時(shí)刻保持平衡，就導(dǎo)致在虛擬環(huán)境中整車模型會(huì)出現(xiàn)垂向翻轉(zhuǎn)或水平漂移的現(xiàn)象，而且隨著誤差積累，整車狀態(tài)愈加偏離真實(shí)行駛狀態(tài)，導(dǎo)致仿真分析無法進(jìn)行。
對(duì)于上述問題，常用的解決方案有以下三種：①固定車身，將六分力施加于輪心處，這種方法直接約束車身剛度，很大程度改變了車輛狀態(tài)，獲得的載荷較真實(shí)值偏大；②車身柔性連接約束，通常使用低剛度彈簧將車輛固定于地面上，將六分力加載到輪心驅(qū)動(dòng)整車進(jìn)行分析，這種方式會(huì)引入外界約束條件，整車狀態(tài)及仿真誤差直接取決于連接彈簧剛度是否合理，對(duì)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求較高且偏差較大；③采用虛擬迭代的方法進(jìn)行載荷分解。將六分力中的垂向力等效轉(zhuǎn)換成垂向位移，然后與其他五個(gè)方向的六分力信號(hào)一同施加到輪心處，并且保證多體動(dòng)力學(xué)模型輪心處的垂向力、懸架處響應(yīng)（如位移、力）與實(shí)測(cè)道路譜一致。這種方法不會(huì)引入額外約束或載荷，能夠真實(shí)地再現(xiàn)路譜采集過程，從而提高載荷分解的精度。本文就利用虛擬迭代技術(shù)，進(jìn)行車身無約束狀態(tài)下的載荷迭代，獲取車身與懸架安裝點(diǎn)的載荷數(shù)據(jù)，為后期的疲勞耐久性預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)支持。
道路載荷譜采集及數(shù)據(jù)處理
為了獲得精確的疲勞載荷，并分析底盤零部件的耐久性能，對(duì)某公司內(nèi)部試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)化路面的車輪六分力、彈簧位移、軸頭加速度及轉(zhuǎn)向拉桿力進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
1.道路載荷譜采集
采集信號(hào)類型及通道數(shù)分配見表1，測(cè)量工況及具體要求見表2。
表 1 采集信號(hào)類型及通道數(shù)分配
表 2 測(cè)量工況
各類信號(hào)的測(cè)量如圖1～4所示。
2.數(shù)據(jù)處理
在虛擬迭代前，需對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理：①路譜數(shù)據(jù)檢查：檢查路譜信號(hào)中有沒有異常的峰值，如果存在需要進(jìn)行剔除；②單位轉(zhuǎn)換：有時(shí)根據(jù)需要，需對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單位變換，比如將試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的m轉(zhuǎn)化成mm/s2，加速度由g轉(zhuǎn)化成mm/s2等；③重采樣：試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)采樣頻率一般采用512Hz，而進(jìn)行虛擬迭代時(shí)為提高計(jì)算效率，通常采用256Hz，因此需進(jìn)行重采樣處理，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)采樣頻率由512Hz轉(zhuǎn)化成256Hz；④濾波：試驗(yàn)信號(hào)在進(jìn)行迭代前要進(jìn)行濾波處理，路面一般使用1～40Hz帶通濾波，同時(shí)生成濾波文件，供后續(xù)選擇使用。
整車多體模型搭建及校核
模型的精度直接影響傳遞函數(shù)的質(zhì)量，決定著載荷分解的準(zhǔn)確性。為得到精準(zhǔn)的疲勞載荷，我們必須保證整車多體動(dòng)力學(xué)模型與實(shí)際樣車高度一致。
1.整車多體模型搭建
虛擬迭代所用的多體模型包括前后懸架系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、動(dòng)力總成、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前后穩(wěn)定桿組件以及前后輪試驗(yàn)臺(tái)，如圖5所示。其中動(dòng)力總成和前后輪試驗(yàn)臺(tái)模板需要進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。需要注意的是，必須要使用樣車實(shí)測(cè)的減振器阻尼特性曲線、彈簧剛度特性曲線、限位塊剛度及間隙、襯套特性曲線、動(dòng)力總成的質(zhì)量特性、整車質(zhì)量特性及整車質(zhì)心坐標(biāo)等參數(shù)，只有保證了這些參數(shù)正確，才能保證整車虛擬樣機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)特性能夠與樣車一致。又由于試驗(yàn)測(cè)試的范圍達(dá)不到車輛在惡劣工況下的工作范圍，所以需要將緩沖塊、減振器以及襯套的特性曲線進(jìn)行擬合延伸，緩沖塊的擬合曲線如圖6所示。
圖 5 整車多體動(dòng)力學(xué)模型
圖 6 藍(lán)色為緩沖塊曲線的擬合延伸部分
2.模型校核
為了驗(yàn)證搭建模型的準(zhǔn)確性，將前后懸架模型的K&C仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，前后懸架垂向剛度的對(duì)比如圖7和圖8所示（紅色為試驗(yàn)值，藍(lán)色為仿真值）。通過校核垂向剛度，對(duì)多體模型的彈簧預(yù)載、懸架剛度、上下緩沖塊和剛度曲線進(jìn)行驗(yàn)證并調(diào)整。
圖 7 左前輪垂向剛度
圖 8 左后輪垂向剛度
同時(shí)模型中各部件根據(jù)采譜車的狀態(tài)進(jìn)行配重，并賦予正確的整車質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，最終虛擬迭代模型靜平衡仿真與采譜車的輪荷對(duì)比見表3。
表 3 輪荷對(duì)比
左前輪輪荷相差12.7N，右前輪輪荷相差11.5N，左后輪輪荷相差20.4N，右后輪輪荷相差6.9N，誤差在可接受范圍內(nèi)，說明虛擬迭代模型和采譜車參數(shù)的一致性很高，可以進(jìn)行后續(xù)的仿真分析工作。
整車虛擬迭代及計(jì)算結(jié)果
1.虛擬迭代原理
虛擬迭代是用已知量求解未知量的過程，我們選擇的已知量通常是簡(jiǎn)單的容易測(cè)量的信號(hào)，而需要迭代的量是通過試驗(yàn)難以獲得的而又十分重要的信號(hào)。一般來說，我們會(huì)利用低成本的傳感器(應(yīng)變片、加速度傳感器、位移傳感器)和低成本的測(cè)量方法測(cè)得輪心加速度、彈簧相對(duì)位移、減振器力、減振塔加速度等內(nèi)部信號(hào)，通過FEMFATLab軟件將其轉(zhuǎn)化成外部驅(qū)動(dòng)，即輪心垂向位移。當(dāng)利用輪心垂向位移替代輪心垂向力進(jìn)行車身無約束條件下的載荷計(jì)算時(shí)，可以避免車身翻轉(zhuǎn)、側(cè)傾等問題的出現(xiàn)。同時(shí)通過監(jiān)控信號(hào)對(duì)模型進(jìn)行標(biāo)定和檢查，使得軟件的響應(yīng)值和實(shí)測(cè)值一致，因此能夠真實(shí)地再現(xiàn)試驗(yàn)車路譜采集過程，保證載荷分解的精度，傳遞函數(shù)生成如圖9所示。
圖 9 傳遞函數(shù)生成
2.目標(biāo)信號(hào)選取
整車迭代最重要的是目標(biāo)信號(hào)的選取，針對(duì)不同的情況應(yīng)選擇不同的目標(biāo)信號(hào)。一般情況下如果只考慮垂向激勵(lì)時(shí)，選擇軸頭加速度和彈簧位移；提高迭代結(jié)果的精度可以增加目標(biāo)信號(hào)如六分力數(shù)據(jù)、二力桿標(biāo)定載荷等。
3.整車迭代計(jì)算
虛擬迭代的結(jié)果評(píng)價(jià)主要從時(shí)域、相對(duì)損傷值、幅值和頻域等方面對(duì)迭代響應(yīng)信號(hào)和路譜實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，本文以搓板路為例進(jìn)行說明，左前彈簧位移仿真與試驗(yàn)的時(shí)域?qū)Ρ冉Y(jié)果和局部放大圖如圖10和圖11所示（紅色為仿真值，藍(lán)色為試驗(yàn)值）。我們發(fā)現(xiàn)，仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)幾乎重疊，且相對(duì)損傷為1.1，可見仿真與試驗(yàn)對(duì)比具有良好的相關(guān)性，模型精度較高，獲得的載荷譜能夠滿足疲勞分析的要求。
圖 10 左前彈簧位移時(shí)域?qū)Ρ?/span>
圖 11 時(shí)域?qū)Ρ鹊木植糠糯?/span>
從虛擬迭代34個(gè)通道（六分力、彈簧位移、軸頭加速度和轉(zhuǎn)向橫拉桿）的輸出響應(yīng)信號(hào)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相對(duì)損傷結(jié)果來看，相對(duì)損傷比（除了六分力信號(hào)My）均在0.5～2之間，對(duì)比精度較高。
左前軸頭加速度仿真與試驗(yàn)的頻域?qū)Ρ冉Y(jié)果如圖12所示（紅色為仿真值，藍(lán)色為試驗(yàn)值）。我們發(fā)現(xiàn)，損傷大部分集中在8～12Hz范圍內(nèi)，曲線的吻合程度較高。綜上所述，利用虛擬迭代技術(shù)，完全再現(xiàn)了試驗(yàn)車的路譜采集過程，能夠獲取車身與懸架安裝點(diǎn)的載荷譜數(shù)據(jù)，支持后續(xù)的疲勞耐久性分析工作。
圖 12 左前軸頭加速度頻域?qū)Ρ?/span>
結(jié)論
本文結(jié)合實(shí)測(cè)試驗(yàn)場(chǎng)的相關(guān)規(guī)范，采集了公司試驗(yàn)場(chǎng)的道路載荷譜，并搭建了可用于虛擬迭代的整車多體動(dòng)力學(xué)模型，其中模型的K&C仿真結(jié)果、四個(gè)輪荷與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)良好。應(yīng)用虛擬迭代方法，完全再現(xiàn)了試驗(yàn)車的路譜采集過程，獲得了車身與底盤零部件安裝點(diǎn)的載荷譜數(shù)據(jù)，為后期的疲勞耐久性分析提供數(shù)據(jù)支持。
作者：黃小征 米 磊 劉艷華 王 海
工作單位：華晨汽車工程研究院
分享到：
 
反對(duì) 0 舉報(bào) 0 收藏 0 評(píng)論 0
滬ICP備11026917號(hào)-25