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虛擬路譜激勵(lì)的整車路躁仿真核心技術(shù)問(wèn)題

2019-03-25 15:07:36·  來(lái)源：誤入CAE的程序員  作者：朱淑強(qiáng)  
　
之前文章介紹過(guò)，為什么我們要做虛擬路譜的整車路躁仿真，這次就來(lái)講講做這個(gè)仿真，需要攻克的核心技術(shù)有哪些。虛擬路譜激勵(lì)的整車路躁仿真，首先激勵(lì)源是路面不
之前文章介紹過(guò)，為什么我們要做虛擬路譜的整車路躁仿真，這次就來(lái)講講做這個(gè)仿真，需要攻克的核心技術(shù)有哪些。虛擬路譜激勵(lì)的整車路躁仿真，首先激勵(lì)源是路面不平度，直接加載到整車模型的輪胎footprint點(diǎn)，提取人耳處的聲壓響應(yīng)和方向盤、座椅等位置的振動(dòng)加速度響應(yīng)。所以，要完成這一整套的仿真分析后處理過(guò)程，有以下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
 
1.輪胎的建模仿真
 
虛擬路譜直接加載到輪胎模型上，繞不開對(duì)輪胎的建模和仿真。輪胎是一種高度非線性，成分非常復(fù)雜的子系統(tǒng)，其自身的力傳遞特性直接決定了從地面?zhèn)鬟f到輪芯的力大小，所以，為了準(zhǔn)確的進(jìn)行整車的路躁仿真，準(zhǔn)確的輪胎模型是必須的，所以一般通常使用的那種簡(jiǎn)易輪胎模型（即整個(gè)輪胎一圈均使用rbe2單元連接，接地點(diǎn)使用0長(zhǎng)度BUSH單元模擬輪胎接地的XYZ向剛度）就不適用了。
FE tire模型
目前，在NVH仿真領(lǐng)域，輪胎可以達(dá)到的頻率范圍至少要300Hz以上，適用于整車建模的精確的輪胎建模仿真解決方案主要有兩種：一種是模態(tài)輪胎，另一種是CDtire。兩種均可以得到精確的地面到輪心的力傳遞特性，但也有不同的。模態(tài)輪胎是傳統(tǒng)的FE輪胎，是一種基于設(shè)計(jì)參數(shù)的輪胎模型，即使用輪胎設(shè)計(jì)的材料屬性，來(lái)構(gòu)建輪胎有限元模型，采用橡膠某一種的本構(gòu)模型，來(lái)構(gòu)建輪胎的力學(xué)關(guān)系，通過(guò)非線性的有限元仿真，來(lái)得到輪胎的動(dòng)力學(xué)結(jié)果，直至轉(zhuǎn)化得到通用有限元軟件能使用的模態(tài)輪胎模型。而CDtire就不一樣了，它是一種基于經(jīng)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)）的輪胎模型。對(duì)于一個(gè)已經(jīng)有實(shí)物的輪胎，給輪胎做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，使用軟件擬合得到一個(gè)輪胎模型，這個(gè)輪胎模型可以適用的范圍比較廣泛，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同擬合出來(lái)的輪胎也是不同的，但完備的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，甚至可以得到一個(gè)多體動(dòng)力學(xué)和NVH共用的輪胎模型。
CDtire 模型和構(gòu)建層數(shù)原理圖

2.虛擬路譜的獲取
虛擬路譜是激勵(lì)源，需要把路面的不平度轉(zhuǎn)化為虛擬路譜進(jìn)行加載。這里面一般有兩個(gè)步驟：一是獲取路面的不平度原始數(shù)據(jù)，而是通過(guò)數(shù)據(jù)處理的方法把不平度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為虛擬路譜。路面不平度的還比較好獲取了，找到一個(gè)有相關(guān)技術(shù)能力的路譜掃面供應(yīng)商掃描即可。再進(jìn)行轉(zhuǎn)換成路譜。拿到的原始數(shù)據(jù)一般為路面的高程數(shù)據(jù)，需要轉(zhuǎn)化為虛擬路譜，即位移的功率譜密度函數(shù)（PSD）。
NVH虛擬路譜的獲取

3.虛擬路譜分析工況的建立
整車模型有了，虛擬路譜也準(zhǔn)備好了，但如何設(shè)定工況進(jìn)行加載呢？首先，激勵(lì)數(shù)據(jù)為位移的功率譜密度函數(shù)，所以整個(gè)仿真的結(jié)果也應(yīng)該是聲壓或者加速度的功率譜密度函數(shù)。其次，該分析本質(zhì)上也應(yīng)該是頻響分析SOL111。同時(shí)，考慮到一個(gè)輪胎上不止一個(gè)激勵(lì)點(diǎn)，也應(yīng)該考慮不同點(diǎn)之間的激勵(lì)的先后順序。最后，左右輪之間的激勵(lì)的相關(guān)關(guān)系也要考慮進(jìn)去。

4.仿真結(jié)果的處理和與實(shí)驗(yàn)的對(duì)比
仿真的結(jié)果其實(shí)是聲壓或者加速度的功率譜密度函數(shù)，首先需要把該結(jié)果轉(zhuǎn)化為dB（A）（聲壓結(jié)果的話）或者real（加速度結(jié)果）值。這個(gè)轉(zhuǎn)化得到的結(jié)果就可以與實(shí)驗(yàn)處理的結(jié)果進(jìn)行曲線對(duì)比了。其次，實(shí)驗(yàn)一般會(huì)有一個(gè)頻率段內(nèi)的RMS有效值，仿真也應(yīng)該根據(jù)結(jié)果曲線，處理得到該值，并與實(shí)驗(yàn)的RMS值進(jìn)行比較。
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