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。

3D数字路面底盘构件载荷分解研究

汽车底盘零部件载荷谱是分析构件疲劳性能的关键要素。传统采用虚拟迭代提取载荷谱的方法存在研发周期长、成本高等缺点。基于此,采集了试验场典型强化路不平度的高程数据,建立3D数字路面模型,开展了试验场典型强化道路试验,得到实车轮心六分力、悬架和车身关键点监测信号;基于ADAMS/CAR建立整车刚柔耦合多体动力学模型,并通过室内台架试验依次对整车模型和轮胎模型进行校验;采用3D数字路面法和虚拟迭代法开展整车多体动力学仿真,并将仿真数据与实车测试信号从时域、频域、RMS值、伪损伤比和穿级计数等数据统计角度分析对比。结果表明,基于3D数字路面仿真数据精度略低于虚拟迭代法,但两种方法在各典型路面工况下监测信号时域和频域曲线整体趋势基本一致,RMS值相对误差在30%以内,伪损伤比值均介于0.65~1.70,可满足后续疲劳分析的精度要求;3D数字路面仿真能够较为准确的反映强化路载荷工况,在零部件研发初期可进一步提高效率,降低成本。

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。