基于虚拟试验场技术的汽车平顺性仿真分析概要.docx
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基于虚拟试验场技术的汽车平顺性仿真分析概要
第8卷第2期2010年6月
中国工程机械学报
CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERY
V01.8No.2
Jun.2010
基于虚拟试验场技术的汽车平顺性仿真分析
陈克1,高洁1,吕周泉2
(1.沈阳理工大学汽车与交通学院,辽宁沈阳110159;2.重庆长安汽车股份有限公司,重庆400020
摘要:
基于虚拟试验场(VPG技术进行汽车平顺性仿真.建立了整车多体动力学虚拟仿真模型和随机输入路面模型,利用LS—DYNA对仿真结果进行计算,得到时域信号下的车身加速度曲线和频域信号下的车身加速度功率谱,采用总加权加速度均方根值法分析试验结果,并通过改变悬架刚度和阻尼大小,研究悬架系统对汽车平顺性影响,进一步对仿真车辆的平顺性进行评价.试验结果表明,基于VPG技术进行汽车平顺性仿真能够真实地反映实车试验工况,分析结果准确、可靠.
关键词:
汽车;平顺性;悬架;功率谱密度;虚拟试验场
中图分类号:
U461.4文献标识码:
A文章编号:
1672—5581(201002—0208—05
VPG.basedsimulationandanalysisonvehicledrivingcomfort
C/-/ENKel,GAOJiel,LVZhou-quan2
(1.CollegeofAutomotiveandTransportation,ShenYangLigongUniversity,Shenyang110159,China;
2.ChongqingChanganAutomobileCo.,Ltd.,Chongqing400020,China
Abstract:
Basedonthevirtualprovingground(VPGtechnologyforvehicledrivingcomfortsimulation,avirtualvehiclemulti—bodydynamicalsimulationmodel,togetherwitharandominputroadsurfacemodel,isfirstestablished.ThroughsimulationresultcalculationviaLS—DYNAlM,thetime—domainaccelerationcurveandfrequency.domainaccelerationpowerspectrumarethenobtained.Next,thetestingresultsareanalyzedusingtheweightedaccelerationsumofRMSvalues.Bychangingsuspensionstiffnessanddamp-er。
thevehicledrivingcomfortisafterwardssimulatedandevaluated.Finally,itisrevealedthatthisap・proachcanreflectactualtestingconditionswithhighaccuracyandreliability.
Keywords:
vehicle;drivingcomfort;suspension;powerspectraldensity;virtualprovingground
对于汽车平顺性的研究,一般采用试验研究和理论分析两种方法.试验研究法通过实车试验,采用“设计一试制一测试一改进一再试制”的过程进行平顺性分析,此方法受客观因素的影响较大,且试验结果反馈速度慢、成本高、周期长.而理论分析法需在设计过程中将实车模型进行简化,导致汽车的许多重要特性无法得到精确分析,分析结果误差较大、准确性不高.
鉴于试验研究和理论分析方法的局限性,随着计算机仿真技术的发展,出现了基于虚拟仿真技术的新兴汽车试验方法[1].通过在计算机上建立汽车的虚拟模型,并进行动态分析和仿真,可以直观地模拟汽车的各种响应特性,及时调整模型设计参数,全面、准确地评价车辆的平顺性.目前,常用的计算机仿真软件是ADAMS软件,但它在建模过程中通常要将整车模型视为刚体,模型精度较低,当考虑柔体特性时,操作复杂且计算结果不够准确.VPG技术[2]的应用弥补了ADAMS在建模精度及计算求解上的不足,它拥有丰富的模型数据库,采用CAE方法,以整车为分析对象,可以建立包括车身有限元方法模型、悬架系统、车轮轮胎等整车非线性系统模型,并能明确各个系统间的作用力关系,提高了仿真模型精度.此外,VPG的后处理支持Ls—DYNA所有关键字,能方便地计算出仿真结果,真实地反映实车工况.总之,VPG技术的应用使汽车平顺性研究更加合理、快捷、准确.
本文将基于VPG技术建立整车多体动力学仿真模型和随机输入路面模型,采用LS—DYNA对仿真结作者简介:
陈克(1965一。
男,教授,工学博士.E-mail:
chen_ke@163.coin
万方数据
汽车美容类型(一汽车/用品/配件/改装/摩托
●汽车美容之车表护理:
无水洗车、泡沫精
无水洗车
致洗车、全自动电脑洗车、中性环保蜡水精细洗车,底盘清洗,漆面圬渍处理、漆面飞漆处理、新车开蜡、氧化层去除、漆面封蜡、漆面划痕处理、抛光翻新、金属件增亮、轮胎增亮防滑、玻璃抛光、轮毂清洁处理、外饰条清洗、发动机外部美容、划痕快速修复、汽车漆表的沥青、焦油的去处、顶蓬去污翻新处理、汽车玻璃防雨防雾处理
●汽车美容之内饰翻新:
顶棚清洗、车门衬板清洗、仪表盘清洗护理、桃木清洗、丝绒清洗、地毯除臭、塑料内饰清洗护理、真皮座椅清洗、全车皮革养护、全车桑拿、空调风口清洗、座套坐垫清洗、行李箱清洁护理、全车吸尘处理
●汽车美容之高级美容:
漆面封釉、漆面镀膜、汽车桑拿、底盘装甲、臭氧消毒、划痕修复、专业真皮修护、内室干洗等。
汽车美容类型(二现代汽车美容服务大体上可分为车身美容、内部美容、漆面处理、汽车防护和汽车精品等几部分。
1.车身美容
车身美容主要包括高压洗车,除锈、去除沥青、焦油等污物,上蜡增艳与镜面处理,新车开蜡,钢圈、轮胎、保险杠翻新与底盘防腐涂胶处理等项目。
经常洗车可以清除车表尘土、酸雨、沥青等污染物,防止漆面及其他车身部件受到腐蚀和损害。
适时打蜡不但能给车身带来光彩亮丽的效果,而且多功能的车蜡能够无微不至地呵护爱车,可以防紫外线、防酸雨、抗高温及防静电。
2.内部美容http:
//www.taobao4
内部美容主要分为车内美容、发动机美容、行李箱清洁等内容。
其中车内美容包括仪表台、顶棚、地毯、脚垫、座椅、座套、车门衬里的吸尘清洁保护,以及蒸汽杀菌、冷暖风口除臭、车内空气净化等项目。
发动机美容则包括发动机冲洗清洁、喷上光保护剂、
做翻新处理、三滤清洁(指的是燃油滤清器、机油滤清器、空气滤清器等项目。
3.漆面处理
漆面处理服务项目可分为氧化膜处理、飞漆处理、酸雨处理、漆面划痕处理、漆面破损处理及整车喷漆。
漆面处理不仅能使爱车永保“青春”。
还能复原您不慎造成的划痕及破损。
更好地保护车身,使汽车保值。
4.汽车防护
汽车防护的项目包括贴防爆太阳膜、安装防盗器、安装静电放电器、安装汽车语音报警装置等。
汽车防护虽然对汽车的美观不产生直接影响,但却能很好地呵护爱车。
5.汽车精品
汽车精品是汽车美容的点睛之处,也是一种汽车生活文化的体现,它致力于把汽车营造成一个流动的
生活空间,诸如车用香水、蜡掸、护目镜、把套、坐垫等。
汽车精品带给人们的是一种贴身的关怀。
一分功夫一分精彩。
美丽的背后绝不仅仅是追逐时尚的冲动,更多的是对另一种物质文化的把握。
第2期陈克,等:
基于虚拟试验场技术的汽车平顺性仿真分析
果进行求解,实现了在计算机上进行汽车平顺性研究,该方法对提高汽车行驶平顺性、降低产品生产成本和缩短开发周期具有重要的现实意义.
1仿真模型的建立
1.1悬架模型的建立
本次试验的前后悬架均选择麦弗逊式悬架,悬架各部件的单元类型和材料属性如表1所示,其中材料的密度为8.73×10~t・mm~,弹性模量为2.07×105MPa,洎松比为0.28.
表l悬架部件单元类型和材料属性的定义
Tab.1Definitionofsuspensionunittypeandcomponentmaterialsattribute
定义悬架部件间的约柬:
下托臂和与其相连接的轴套一端的连接采用的是刚性连接;压杆体与活塞杆的约束方式是圆柱副;转向节与拉杆的约束方式是球形副;后悬架的下托臂与轴的约束方式是转动副.
经几何结构参数化建立、材料属性和单元类型及部件间约束的定义后,前后悬架模型如图1所示.
1.2轮胎模型的建立
本次试验选用的轮胎型号是195/65R15,其有限元模型的上下胎面和包布采用八节点六面体实体单元,其材料为超弹性橡胶材料;顶层帘布、侧壁部分采用弹性壳体单元;轮毂和轮辋采用刚性壳单元[3].
轮胎模型的单元总数为2144个,其中Shell单元1184个,S0lid单元960个,节点总数为2480个,如图2所示.
图1前后悬架模型
Fig.1Frontandteal"suspensionmodel图2轮胎有限元模型Fig.2Tirefiniteelementmodel
定义轮胎与悬架之间的约柬是旋转副;设置轮辋与转向节轴之间的相对惩罚刚度为1.0;定义轮胎与路面之间的接触类型为单向接触14].
1.3随机路面模型的建立
根据文献[5,6]所述,空间频率路面不平度功率谱密度表示为
G。
(n=G口(祝o(n/no1(1
式中:
下标g为路面相对基准平面高度;馆为空间频率;馆。
为参考空间频率,no=0.1m‘1;W为频率指
210中国工程机械学报第8卷
为了方便仿真结果的计算和进行时域信号分析,通常要将G。
(住转换为时间频率路面不平度功率谱密度函数G。
(。
厂:
Gq(厂=御~Gg(n=Gq(non3口/尸(2
式中:
厂为时间频率;V为车速.
而路面加速度功率谱密度G孑(厂和车身垂向加速度功率谱密度G矿(∞表示为
G孑(,=(2nf4Gq(厂=16一Gg(no竹8vr(3
GF((c,=IH(jaDf参~彳G矿(co
(4式中:
V为车速;IH(joDI妒~彳为加速度辐频特性.
本次试验选用的路面为C级路面,G。
(n为
0≤n≤0.1(n
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