三维随机路面通用模型建立与仿真

为了给虚拟样机仿真分析提供复杂三维路面环境,基于单点FFT路面不平度时域模型,建立了三维FFT随机路面数学模型,并实现了其在Matlab中的仿真;依据三角网格法理论,建立了生成三维路面文件的通用模型,包括节点的生成和单元生成算法,并导入Adams形成所需的三维路面仿真环境。应用上述方法生成C级路面,对所选择的车辆样机进行了行驶平顺性仿真,与GB/T 13441—92标准对比分析得到了该车行驶平顺舒适性的合理时间。

重型车辆三维随机路面道路友好性仿真

基于谐波叠加法和三角网格法的基本原理,建立了三维随机路面数学模型。将车辆轮胎和钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块和限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,建立了刚柔耦合的重型车辆整车多体动力学模型。在SIMPACK软件中将整车虚拟样机和三维随机路面集成,建立了三维随机路面激励下重型车辆行驶动力学模型。利用动载荷系数、95百分位四次幂和力两种道路友好性评价指标对不同行驶速度的重型车辆整车道路友好性进行分析。结果表明:车辆以60～90 km/h行驶在B级和C级三维随机路面时,随着车速的提高,中、后两轴车轮的道路友好性下降,前轴车轮的道路友好性并不随车速的增加而下降,在车速超过80 km/h后,道路友好性开始提高;整车随行驶速度的提高,道路友好性下降,B级路面道路友好性下降幅度较小,C级路面道路友好性下降幅度较大。

基于虚拟激励法的三维随机路面仿真

通过改进的虚拟激励法原理,在现有二维路面谱的基础上,从空间路面频率谱出发,将之拓展到三维空间内的路面谱,给出模拟随机路面谱的方法。同时,为了给虚拟样机仿真分析提供较为复杂三维仿真路面环境,基于单点FFT路面不平度时域模型,建立了三维FFT随机路面数学模型,并实现了其在Matlab中的仿真;依据改进的虚拟激励法理论,建立了生成三维路面文件的通用模型,包括节点的生成和单元生成算法,并导入Adams形成所需的三维路面仿真环境。应用上述方法生成C级路面.对所选择的车辆样机进行了行驶平顺性仿真,与GB/T 13441—92标准对比分析得到了该车行驶平顺舒适性的合理时间。

虚拟试验三维随机路面的建模

应用于车辆虚拟试验的路面需符合实际路面特性.利用MATLAB编程实现了用于车辆虚拟试验的三维随机路面模拟,并通过功率谱估计和相干系数进行验证.创建了适用于车辆动力学分析软件路面模型的三维路面节点编码通用算法,并利用MATLAB/GUI工具编制了三维随机路面生成软件,可直接生成适用于虚拟试验的路面文件.在随机路面上进行车辆直驶虚拟试验,分析结果表明,车辆在三维随机路面上的虚拟试验结果与在二维路面上有较大不同.

基于三维随机路面的商用车驾驶室疲劳寿命分析

在车辆行驶途中,驾驶室受到来自路面不间断的载荷冲击,容易发生疲劳破坏。现阶段研发人员对驾驶室的疲劳寿命分析依然依赖于实车可靠性试验,为解决此类问题,利用ADAMS/Car软件建立整车刚柔耦合模型,选用三维随机路面作为激励,进行虚拟的可靠性试验仿真。提取驾驶室与悬置连接处载荷的仿真结果,将所得到的载荷谱代入Ncode软件中进行疲劳寿命预测,结果显示驾驶室寿命为105万km,满足相关规定,所得到的结果可为车辆前期的研发设计提供参考。

三维路面激励下重载汽车三向轮胎力仿真分析

为研究车-路相互作用下路面的动态响应,通过改进谐波叠加法将二维路面谱拓展为三维空间路面谱,采用Matlab软件建立了三维随机路面模型,并在多体动力学软件ADAMS中建立了重型自卸车虚拟样车模型。仿真分析了重型自卸车以60 km·h-1行驶在B级三维随机路面时,各轴两侧轮胎法向力、侧向力及纵向力随路面长度的变化规律。仿真结果表明:三维随机路面激励下,各轴轮胎法向力绕各轴静载荷曲线上下波动,纵向力和侧向力呈正负交替变化的趋势。该研究为今后分析重型汽车作用下路面的动态响应提供参考依据。

车辆行驶路面的数字化建模方法研究

为提高车辆虚拟试验结果的准确性,对车辆行驶路面数字化建模方法进行了研究。利用双轨真实路形计对中波和长波起伏路面进行测量,并将测量结果与依据路面外形设计参数建立的波形曲线进行对比,验证了测量方法的准确性和可信性;利用双轨真实路形计分别对渣土路、砂石路两种随机路面进行测量,获取了路面不平度实测数据,并采用基于周期图法改进的Welch算法对实测数据进行了功率谱密度估计,依据相关国家标准GB/T 7031—2005评定了路面等级。采用谐波叠加法建立了三维随机路面模型,通过与实测数据作功率谱密度对比,表明二者具有较好的一致性,验证了三维随机路面模型的可信性。

履带车辆试验路面统计特性的仿真

利用Matlab编程建立了用于履带车辆虚拟试验的三维随机路面模型,并对单道路面不平度进行了功率谱估计和不同单道相关性验证。创建了适用于Adams软件履带车辆模块(ATV)路面模型的三维路面节点生成通用算法。分别分析了三维随机路面和有确定外形路面网格数量对路面模型精度的影响。在随机路面上进行车辆直驶虚拟试验,结果表明,三维随机路面的虚拟试验结果与二维随机路面的有较大不同;三维随机路面可以模拟车辆垂向和侧向两个方向载荷的作用,优于二维随机路面。。

四履带式巡检机器人行走机构的分析及仿真

针对巡检机器人工作环境较为复杂,对一种四履带双摇臂式巡检机器人行走机构进行研究。从运动学角度,通过建立机器人在攀爬台阶以及跨越沟壑两种越障过程中的参数坐标系,分析其质心变化,来描述机器人行走机构的越障能力。通过Solidworks进行三维建模;并通过Matlab建立三维随机路面模型;然后导入Adams中,完成机器人行走机构攀爬台阶及跨越沟壑的仿真实验。对仿真结果进行分析,机器人行走机构能够攀爬200mm高的台阶以及跨越500mm宽的沟壑,并能够得到机器人翻越台阶及跨越沟壑时驱动轮的速度及加速度。通过虚拟仿真和样机调试,可以得到机器人在障碍物路面具有较好的适应性和越障能力,为危险特殊路况环境中的巡检工作带来很大的实际应用价值和推广空间。

基于虚拟可靠性试验的车架结构疲劳分析

为解决传统商用车可靠性试验严重依赖于实物样车,使得研发周期延长、费用较高的问题,建立了一套采用虚拟试验进行车架结构疲劳分析及优化的研究方法。首先,建立具有柔性体的整车多体动力学模型,运用Matlab软件依照三维路面数学模型编程计算并导出适用于Adams软件的虚拟路面文件;然后以三维随机虚拟路面作为激励,在Adams/car软件中对整车多体动力学模型进行虚拟可靠性试验,以获得车架边界动态载荷;最后在Ncode软件中对车架疲劳寿命进行预测,并运用近似模型进一步对车架结构进行优化。优化后的车架在寿命满足60万千米安全行驶里程的同时质量减少了11%。该方法为企业改进驾驶室结构提供了参考。

基于循环工况的客车骨架疲劳寿命分析和优化

为降低制造商进行实车可靠性试验的成本,提出一种虚拟仿真代替实车可靠性试验的方法。以某款城市客车为研究对象,首先在ADAMS/Car软件中根据客车设计参数建立整车动力学模型,并将B级二维随机路面扩展为三维。基于城市客车四工况循环构建仿真循环工况,在三维随机路面上进行动力学仿真,提取悬置与车身骨架连接点的载荷谱。最后将载荷谱导入Ncode软件对骨架进行疲劳寿命预测,得出骨架的寿命为12.08万千米,不满足相关标准要求,故对其进行优化,优化后骨架的寿命为44.09万千米,满足相关标准要求。此研究方法有助于减少可靠性试验次数,加快车辆设计的进程。