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底盤(pán)開(kāi)發(fā)之CAE -整車(chē)虛擬仿真

2021-09-13 21:53:07·  來(lái)源：Vehicle  作者：Pirate Jack  
　
整車(chē)虛擬仿真Whole-Vehicle Simulations MBS軟件不僅可以用來(lái)模擬零部件和系統(tǒng)，還可以用來(lái)建立整車(chē)模型。一個(gè)整車(chē)仿真模型可以用來(lái)虛擬地在模擬路面上駕駛車(chē)輛
整車(chē)虛擬仿真
Whole-Vehicle Simulations
MBS軟件不僅可以用來(lái)模擬零部件和系統(tǒng)，還可以用來(lái)建立整車(chē)模型。一個(gè)整車(chē)仿真模型可以用來(lái)虛擬地在模擬路面上“駕駛”車(chē)輛，并執(zhí)行各種模擬駕駛操作。這不僅可以評(píng)估車(chē)輛的動(dòng)態(tài)特性和操縱性，還可以提供每次機(jī)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的單個(gè)力的分解。這樣就可以確定各個(gè)組件之間接口處的力。這些值可以用作組件設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。為了提供這種詳細(xì)程度，必須使用非常復(fù)雜和詳細(xì)的整車(chē)模型。但是，根據(jù)模擬的焦點(diǎn)，不感興趣的組件可以估計(jì)為集中在組件實(shí)際質(zhì)心的簡(jiǎn)單質(zhì)量。
整車(chē)的開(kāi)發(fā)是OEM的責(zé)任。因此，OEM負(fù)責(zé)構(gòu)建、驗(yàn)證和維護(hù)任何整車(chē)仿真模型。這也是因?yàn)橹鳈C(jī)廠是唯一擁有模擬所需所有數(shù)據(jù)（底盤(pán)、懸架、動(dòng)力總成、輪胎模型等）的一方。只有當(dāng)主機(jī)廠向供應(yīng)商提供所需數(shù)據(jù)時(shí)，供應(yīng)商構(gòu)建整車(chē)模型才有意義。如果是這種情況，供應(yīng)商可以向原始設(shè)備制造商提供工程工作包，包括：
  • 整車(chē)模型的構(gòu)建和維護(hù)
  • 使用標(biāo)準(zhǔn)駕駛操作驗(yàn)證模型
  • 確定懸架彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)變化對(duì)車(chē)輛操縱和動(dòng)態(tài)行為的影響
  • 零部件設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)橫截面力計(jì)算。
相關(guān)的操縱參數(shù)（如自轉(zhuǎn)向梯度、響應(yīng)特性、穩(wěn)定性、車(chē)身固有頻率等）及其目標(biāo)值應(yīng)由主機(jī)廠確定。
車(chē)輛操縱和動(dòng)態(tài)模擬
車(chē)輛的動(dòng)態(tài)和自轉(zhuǎn)向特性的仿真不僅需要整車(chē)模型，還需要路面模型、輪胎模型和動(dòng)作定義。表6-1列出了所有主機(jī)廠使用的標(biāo)準(zhǔn)駕駛操作。車(chē)輛的行駛和操縱性能在很大程度上取決于道路和輪胎之間的力傳遞。因此，輪胎性能必須精確測(cè)量和精確建模。
運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)
各軸的彈性運(yùn)動(dòng)特性對(duì)車(chē)輛的整體操縱性和動(dòng)態(tài)性能有著重要的影響。主要的彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)包括前束、外傾角、后傾角、車(chē)輪中心位移等。彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性是用運(yùn)動(dòng)學(xué)和柔度試驗(yàn)臺(tái)（K&C臺(tái)）測(cè)量的。這種類(lèi)型的試驗(yàn)臺(tái)允許運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)彼此區(qū)別（見(jiàn)圖6-49）。
運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)為了研究運(yùn)動(dòng)特性，將車(chē)軸剛性地連接到試驗(yàn)臺(tái)上，并通過(guò)壓縮和回彈行程同時(shí)移動(dòng)車(chē)輪（平行車(chē)輪行程）和單獨(dú)移動(dòng)車(chē)輪（相反車(chē)輪行程）。記錄由此產(chǎn)生的前束、外傾角和車(chē)輪中心位移。
彈性運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)為了研究彈性運(yùn)動(dòng)特性，將車(chē)軸剛性連接到試驗(yàn)臺(tái)上，并承受施加在輪胎接觸片上的縱向和橫向力。記錄由此產(chǎn)生的前束、外傾角和車(chē)輪中心位移。使用的MBS模擬模型必須使用柔性組件（FEM模型）構(gòu)建（圖6-26和6-17）。
車(chē)軸彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的目標(biāo)值在項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)確定。一些示例曲線如圖6-27所示。參數(shù)值，如前束或外傾角柔度，可以通過(guò)計(jì)算曲線在特定點(diǎn)（例如在設(shè)計(jì)或中性位置）的坡度來(lái)確定。
標(biāo)準(zhǔn)荷載工況
在底盤(pán)和懸架設(shè)計(jì)的早期階段，車(chē)輪負(fù)載通常是不可用的，或者是使用原型來(lái)測(cè)量的。因此，使用基于標(biāo)準(zhǔn)駕駛機(jī)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)載荷工況，而不是實(shí)際載荷工況。假設(shè)這些機(jī)動(dòng)是準(zhǔn)靜態(tài)的，即與時(shí)間無(wú)關(guān)。生成的標(biāo)準(zhǔn)荷載工況用于ADAMS模擬，以確定準(zhǔn)靜態(tài)有限元計(jì)算（結(jié)構(gòu)剛度、耐久性）的橫截面荷載。
類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)荷載工況被大量的車(chē)輛制造商采用。車(chē)輪荷載以車(chē)輪加速度或數(shù)值力或力矩的形式給出。加速度是一個(gè)更普遍的值，因?yàn)樗?dú)立于軸負(fù)載。即使車(chē)輛重量發(fā)生變化，獨(dú)立于負(fù)載的參數(shù)值也可以重復(fù)使用。表6-2顯示了強(qiáng)度分析的標(biāo)準(zhǔn)荷載工況（荷載工況1至10）和耐久性分析的荷載工況對(duì)（11和12），（13和14），（15和16）。
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