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氣動力下車身外結構動態(tài)變形量測量技術
2020-07-17 23:53:29· 來源：中汽中心空氣動力學實驗室
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和市場的完善，消費者對汽車品質要求越來越高，流致結構振動與氣動變形問題廣泛存在于汽車工業(yè)中，成為影響汽車經(jīng)濟性、舒適性和安全性的重要
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和市場的完善，消費者對汽車品質要求越來越高，流致結構振動與氣動變形問題廣泛存在于汽車工業(yè)中，成為影響汽車經(jīng)濟性、舒適性和安全性的重要問題。
1. 汽車工程中的相關問題
（a）車門動態(tài)變形與密封[1]
（b）車底護板涉水變形脫落[2]
（c）商用車車頂擾流板變形[3]
(d) 電泳涂裝中結構變形
圖片來源https://www.vogel.com.cn/top/2016/qcjs_tz/article_view.html?sid=1520&id=102807
圖1 汽車工程中的流致結構振動與變形問題
中汽中心氣動-聲學風洞實驗室（CATARC-AAWT）的建成為解決氣動力下車身外結構變形問題提供了有力的實驗條件基礎，通過在氣動-聲學風洞實驗室中利用光學跟蹤儀、移動測量系統(tǒng)等相關設備，可實現(xiàn)無接觸式測量車門、機艙蓋等位置因氣動力作用下的動態(tài)變形量（Dynamic Deformation），進一步研究相關部件的動態(tài)響應特性。
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2. 動態(tài)變形量測量設備
CATARC-AAWT擁有一套Creaform的C-Track光學追蹤儀，可實現(xiàn)測量動態(tài)反射靶標的空間位置變化，其測量精度可達0.075mm（在16.6m³空間內測量）。
圖2 追蹤反射靶點的光學追蹤儀
試驗前將測試車輛固定在氣動-聲學風洞的天平及道路模擬系統(tǒng)上，只需要在測量位置貼上反射目標點，如圖2的車門位置或者圖3的機艙蓋位置，將光學追蹤儀放置在流場之外并對準目標靶點，通過無接觸的光學測量方式實時監(jiān)測目標點的位移情況。該方式可以避免傳統(tǒng)粘貼傳感器等測量方法對車身表面流場造成的影響，或者避免因貼合不牢固而產(chǎn)生的問題。
圖3 車門位置的目標靶點
圖4 機艙蓋位置的目標靶點
該設備的軟件系統(tǒng)為Creaform集成的3D軟件平臺，模塊可以實時追蹤目標靶點的位移，在測試過程中，通過軟件界面非常直觀地了解測量位置的動態(tài)變形情況。尤其在風速、或者轉角等突然改變狀態(tài)的情況下，目標靶點位置的變化一目了然。
圖5 軟件界面：實時監(jiān)測每個目標靶點的變化
光學追蹤儀既可以固定在定制的推車上、然后布置在流場之外，或者通過定制設計的底座，連接固定在風洞試驗室的移動測量系統(tǒng)上，通過控制系統(tǒng)將光學追蹤儀移動到指定位置，實時監(jiān)測目標靶點的變形情況。
圖6 可將光學追蹤儀連接固定在移測架上
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3. 流致變形仿真技術
通過中汽中心氣動聲學風洞實驗室，模擬汽車正常行駛的運動狀態(tài)，進而使用光學追蹤儀等實驗設備測量車身外結構的動態(tài)變形量，為行業(yè)內提供了快速、便捷的測試方法。此外，中汽中心汽車工程研究院的空氣動力學團隊，還通過開發(fā)和建立有效的仿真方法，分析動態(tài)變形產(chǎn)生的原因，致力于解決流致結構振動與變形等行業(yè)問題。也歡迎業(yè)內同仁來電或留言共同探討相關問題。
圖7 通過結合CFD軟件與結構有限元軟件搭建流固耦合仿真平臺
圖8 前保險杠氣動載荷變形仿真
參考文獻
[1] Doppalapudi S , Sbeih K , Srinivasan K , et al. CAE Simulationof Automotive Door Upper frame Deflection Using Aerodynamic Loads.
[2] Khapane. P.,Ganeshwade. U., etal, Stateofthe Art Water Wading Simulation Method to Design Under-Body Components
[3] Jing-long Zhang, Xingjun Hu, etal. AeroelasticResponseand Structural Improvementfor Heavy-DutyTruck Cab Deflectors
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