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底盤開發(fā)之CAE -整車虛擬仿真

2021-09-13 21:53:07·  來源：Vehicle  作者：Pirate Jack  
　
載荷時間數(shù)據(jù)的可視化分析
通過LMS-Techware軟件包，可以比較MBS仿真和相應(yīng)試運行的部件負(fù)載信號，該軟件包能夠確定曲線的一般特性以及相移和峰值負(fù)載偏差的相關(guān)性。峰值負(fù)荷偏差，特別是垂直方向表示模擬模型和試運行之間的發(fā)散力-位移曲線（如彈簧、阻尼器、二次彈簧）（圖6-32）。
功率譜密度分析
關(guān)于頻率相關(guān)性，模擬和實驗懸架負(fù)載的典型固有頻率和PSD振幅應(yīng)在垂直方向（車身：約1至1.5 Hz，底盤：約10至14 Hz）和水平方向（約20至30 Hz）上相互關(guān)聯(lián)。
由于原始測量數(shù)據(jù)通常使用最大頻率為50赫茲的低通濾波器進(jìn)行預(yù)處理（這種濾波通常在記錄數(shù)據(jù)后立即出現(xiàn)在測試軌道上），因此只需檢查0至50赫茲的頻率范圍。使用低通濾波器的預(yù)處理有助于消除可能的混疊效果，并解釋了道路模擬試驗臺的驅(qū)動功率有限。如果PSD在幾赫茲范圍內(nèi)顯示高振幅（與典型固有頻率的偏差），則很可能存在混疊（圖6-33）。
分類
a） 對稱類掃描與發(fā)生頻率：對稱類掃描用于評估荷載相對于其發(fā)生頻率的分布，同時考慮荷載方向（張力或壓縮力）和靜態(tài)荷載的大小。
靜態(tài)荷載（發(fā)生頻率高）可在曲線的轉(zhuǎn)折點或“前端”進(jìn)行區(qū)分，而最大和最小荷載（發(fā)生頻率低）可在最小循環(huán)次數(shù)下找到。這允許執(zhí)行以下模型檢查：
  • 檢查不同負(fù)載條件下的靜態(tài)軸負(fù)載檢查不同車輛高度水平控制設(shè)置（在道路上，越野）
  • 通過創(chuàng)建車輪和減振器上的力的類掃描圖來檢查車輪和減振器負(fù)載之間的比率
  • 檢查減振器的力-位移曲線以確保適當(dāng)?shù)膲嚎s力和回彈力
  • 檢查最大力和最小力的偏差（偏差可以指示MBS和試驗車輛或車軸中的不同部件力-位移曲線（二系彈簧、阻尼器）。
b） 應(yīng)力對與累積發(fā)生頻率（圖6-34）：應(yīng)力對圖顯示了荷載相對于其累積發(fā)生頻率（所有荷載循環(huán)的總和）的雙倍振蕩幅度。與類掃描不同，不考慮平均值（例如靜態(tài)預(yù)加載）。與類掃描圖類似，模擬和實驗結(jié)果的總體行為應(yīng)該相互關(guān)聯(lián)。在小的累積發(fā)生頻率范圍內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)高動態(tài)荷載。
如果曲線具有不同的最大累積出現(xiàn)頻率，這表明模擬中的小振幅載荷數(shù)量與實驗確定的結(jié)果不同。這意味著MBS模型中存在錯誤。這些誤差可能是由于襯套或軸承剛度過大（橡膠襯套、車輪軸承）或數(shù)值求解過程的不正確調(diào)整造成的。
損傷計算：應(yīng)力對與總（相對）損傷
荷載引起的損傷是影響構(gòu)件耐久性的重要參數(shù)。以力和力矩為輸入?yún)?shù)，利用Miner損傷累積準(zhǔn)則計算損傷。由于累積損傷的計算對載荷變化非常敏感，應(yīng)力對作為載荷譜引起的單個相對損傷的函數(shù)，應(yīng)作為MBS模擬和實驗結(jié)果可比性的進(jìn)一步參數(shù)進(jìn)行評估。只要最大損傷值（X軸上的最終值）相差小于20%到30%，模擬和實驗結(jié)果中的載荷就足夠相似。大的力差和小的循環(huán)次數(shù)（由x軸上的小值表示）通常會導(dǎo)致?lián)p傷的差異，而這些差異無法由較小的載荷補償（圖6-35和6-36）。
由于載荷譜的變化只能針對具有相同斜率k的假定Wóhler曲線，因此計算的損傷是一個相對值。坡度k應(yīng)盡可能接近荷載作用構(gòu)件所用材料的坡度。應(yīng)注意的是，10%的荷載增加（對于所有振幅）會使損傷增加1.1k倍（k=5ˇa系數(shù)為1.61）。
整車耐久性仿真
如果部件設(shè)計的車輛荷載是通過在某個虛擬路面（坑洞、路緣石等）上“駕駛”來計算的，則需要更復(fù)雜的模型。只有在極其精確的輪胎和路面模型可用時，才能提供精確的載荷數(shù)據(jù)。整車耐久性仿真尚處于研發(fā)階段。因此，極限荷載工況和道路荷載的模擬通常不用于確定構(gòu)件荷載。對于極端負(fù)載情況，每個原始設(shè)備制造商都使用自己經(jīng)驗證的值和負(fù)載數(shù)據(jù)。
整車操控指紋
當(dāng)今車輛中越來越多的主動動力系統(tǒng)已經(jīng)將正常駕駛員的標(biāo)準(zhǔn)工作范圍擴展到線性車輛行為的界限之外。因此，有必要對現(xiàn)代車輛在線性和非線性范圍內(nèi)的動力學(xué)行為進(jìn)行分析。在下面的段落中，描述了一個結(jié)構(gòu)化的過程，該過程允許在運行條件下對車輛進(jìn)行分析，直至并包括極限范圍。這一過程也是車輛動力學(xué)系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)。以DIN/ISO所描述的車輛動態(tài)特性的評價方法為基礎(chǔ)，采用系統(tǒng)論方法，使車輛的動態(tài)特性能夠在期望的工作范圍內(nèi)得到描述。這種車輛行為描述在下文中稱為“操控指紋”。
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