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。

伪刚体-柔体耦合的新式免充气轮胎刚度分析

针对一种新式伪刚性免充气轮胎的结构特点,建立了一种分析其径向刚度特性的伪刚体柔体耦合模型。将伪刚体理论得到的轮胎板簧位移方程和弹性力学得到的輮轮形变方程进行耦合,解得轮胎的下沉量与变形情况。结果表明:伪刚性免充气轮胎的下沉量与载荷成正比,其径向刚度比一般普通充气/非充气轮胎大,低车速时平顺性好,高车速时平顺性稍有欠缺。为验证所提模型,比较了同种边界条件下的有限元解,两者的结果很接近,且伪刚体-柔体耦合模型计算时间较短。利用所提模型对伪刚性免充气轮胎的径向刚度进行优化,得到了所需的设计尺寸参数。

重载轮胎面内柔性环振动建模与试验

提出一种针对胎侧径向长度和胎体宽度比值(扁平比)接近1的重载子午轮胎的面内振动建模与试验模态分析方法。基于弹性基础柔性环模型对重载轮胎的面内振动进行分析,建立胎体柔性环模型,并考虑胎侧惯性力和分段刚度对胎体与轮辋耦合振动的影响,建立轮辋固定支撑条件下的重载轮胎面内耦合振动动力学方程;利用模态展开方法,推导轮胎胎体与胎侧耦合固有频率的解析解;基于重载轮胎面内试验模态参数,利用遗传算法对轮胎的结构参数进行辨识,并开展高阶模态固有频率预测研究。理论分析和模态试验结果均表明:基于胎体与胎侧耦合的试验模态分析和基于弹性基础柔性环模型的建模方法可准确表征重载轮胎胎体和胎侧的耦合振动特征,该建模和测试方法可将重载轮胎的分析频率由0~160 Hz扩展至0~300 Hz。

基于弹性基础柔性梁的重载轮胎面内胎体与胎侧耦合建模及参数辨识

提出一种针对胎侧径向长度和胎体宽度比值(扁平比)接近1的重载子午轮胎的面内中低频试验模态分析、动力学建模和参数辨识方法。针对重载轮胎扁平比大的特点,开展柔性胎体与周向分布胎侧单元耦合的试验模态测试方法研究;建立考虑胎体面内弯曲和充气效应、胎侧惯性力和分段刚度的胎体-周向分布胎侧-轮毂耦合动力学模型,推导轮胎面内耦合固有频率解析解;开展结构参数辨识研究,预测高阶模态固有频率。结果表明:(1)重载轮胎在0~180 Hz和180~300 Hz频段内分别为柔性胎体与周向分布胎侧单元的同向与反向振动;(2)基于柔性胎体-周向分布胎侧单元-轮毂质量块耦合的模态分析和动力学建模方法可准确表征300 Hz范围内重载轮胎面内振动特征。