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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  
　
整車虛擬仿真Whole-Vehicle Simulations MBS軟件不僅可以用來模擬零部件和系統(tǒng)，還可以用來建立整車模型。一個整車仿真模型可以用來虛擬地在模擬路面上駕駛車輛
整車虛擬仿真
Whole-Vehicle Simulations
MBS軟件不僅可以用來模擬零部件和系統(tǒng)，還可以用來建立整車模型。一個整車仿真模型可以用來虛擬地在模擬路面上“駕駛”車輛，并執(zhí)行各種模擬駕駛操作。這不僅可以評估車輛的動態(tài)特性和操縱性，還可以提供每次機(jī)動過程中出現(xiàn)的單個力的分解。這樣就可以確定各個組件之間接口處的力。這些值可以用作組件設(shè)計的起點(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)的整車模型。但是，根據(jù)模擬的焦點(diǎn)，不感興趣的組件可以估計為集中在組件實際質(zhì)心的簡單質(zhì)量。
整車的開發(fā)是OEM的責(zé)任。因此，OEM負(fù)責(zé)構(gòu)建、驗證和維護(hù)任何整車仿真模型。這也是因為主機(jī)廠是唯一擁有模擬所需所有數(shù)據(jù)（底盤、懸架、動力總成、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，供應(yīng)商構(gòu)建整車模型才有意義。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：
  • 整車模型的構(gòu)建和維護(hù)
  • 使用標(biāo)準(zhǔn)駕駛操作驗證模型
  • 確定懸架彈性運(yùn)動學(xué)變化對車輛操縱和動態(tài)行為的影響
  • 零部件設(shè)計的動態(tài)橫截面力計算。
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、車身固有頻率等）及其目標(biāo)值應(yīng)由主機(jī)廠確定。
車輛操縱和動態(tài)模擬
車輛的動態(tài)和自轉(zhuǎn)向特性的仿真不僅需要整車模型，還需要路面模型、輪胎模型和動作定義。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量和精確建模。
運(yùn)動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)
各軸的彈性運(yùn)動特性對車輛的整體操縱性和動態(tài)性能有著重要的影響。主要的彈性運(yùn)動學(xué)參數(shù)包括前束、外傾角、后傾角、車輪中心位移等。彈性運(yùn)動學(xué)特性是用運(yùn)動學(xué)和柔度試驗臺（K&C臺）測量的。這種類型的試驗臺允許運(yùn)動學(xué)和彈性運(yùn)動學(xué)參數(shù)彼此區(qū)別（見圖6-49）。
運(yùn)動試驗為了研究運(yùn)動特性，將車軸剛性地連接到試驗臺上，并通過壓縮和回彈行程同時移動車輪（平行車輪行程）和單獨(dú)移動車輪（相反車輪行程）。記錄由此產(chǎn)生的前束、外傾角和車輪中心位移。
彈性運(yùn)動試驗為了研究彈性運(yùn)動特性，將車軸剛性連接到試驗臺上，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）。
車軸彈性運(yùn)動學(xué)特性的目標(biāo)值在項目開始時確定。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，可以通過計算曲線在特定點(diǎn)（例如在設(shè)計或中性位置）的坡度來確定。
標(biāo)準(zhǔn)荷載工況
在底盤和懸架設(shè)計的早期階段，車輪負(fù)載通常是不可用的，或者是使用原型來測量的。因此，使用基于標(biāo)準(zhǔn)駕駛機(jī)動的標(biāo)準(zhǔn)載荷工況，而不是實際載荷工況。假設(shè)這些機(jī)動是準(zhǔn)靜態(tài)的，即與時間無關(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)有限元計算（結(jié)構(gòu)剛度、耐久性）的橫截面荷載。
類似的標(biāo)準(zhǔn)荷載工況被大量的車輛制造商采用。車輪荷載以車輪加速度或數(shù)值力或力矩的形式給出。加速度是一個更普遍的值，因為它獨(dú)立于軸負(fù)載。即使車輛重量發(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（11和12），（13和14），（15和16）。
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