文档介绍：基于实车试验数据的底盘零部件耐久性虚拟试验方法研究 2006 LMS 首届用户大会论文集
基于实车试验数据的底盘零部件耐久性虚拟试验方法研究
陈栋华1,王云1,周鋐1,金锋2,江学明2
(1. 同济大学汽车学院,上海 201804;2. 上海大众汽车有限公司,上海 201805)
[摘要] 针对轿车开发过程中传统耐久性试验周期长费用高的缺点,本文以实车道路载荷谱采集试验为基础,应用多体系
统动力学(MBS)和有限元(FEA)仿真技术建立整车的虚拟仿真模型,通过耐久性虚拟试验实现整车开发过程中底盘零部
件疲劳寿命的有效预估。将疲劳寿命的仿真值与试验值进行对比分析,结果表明两者具有较高的一致性,证明通过耐久性虚
拟试验可以有效的实现关键零部件的疲劳寿命预测。
关键词:虚拟试验;耐久性;疲劳寿命预估
1 前言
所谓耐久性虚拟试验是指应用计算机仿真技术代替实车的外场试验和室内道路模拟试验,从而实现目
标零部件疲劳寿命的数字化仿真计算。本文研究过程中,首先通过道路载荷谱试验获得车轮轮轴位置处的
6 分力信号和其它关键位置处的载荷谱信号,既为虚拟试验模型提供驱动信号,又为虚拟模型的验证提供
试验数据。其次,建立整车的多刚体动力学仿真模型,并利用有限元方法将其关键零部件进行柔性化处理,
获得刚柔耦合的整车虚拟试验模型,并结合试验数据验证模型的有效性与正确性。最后,以道路试验获得
的轮轴六分力作为虚拟模型的驱动信号,完成虚拟模型的动力学仿真计算以获得关键零部件的边界载荷条
件,结合其有限元模型和材料疲劳属性,最终完成其疲劳寿命的预估计算。通过本文的研究,实现了先进
试验手段和现代 CAE 仿真技术的有机结合,从而大大缩短轿车开发过程中耐久性试验的周期和费用。
本文以同济大学汽车试验室与上海大众的合作课题为例,介绍如何在平台上通过耐久性虚
拟试验的方法实现轿车底盘关键零部件的疲劳寿命预估。
2 道路载荷谱采集试验
所谓实车道路载荷谱采集试验就是为了得到汽车在实际道路行驶中的载荷信息,在该车实际运用地区
的公共道路或者试验场进行实车道路试验,以获取道路载荷谱[1][2]。对于本课题而言,实车道路载荷谱采
集试验是获得车辆特定道路上精确的载荷谱脚本的基础,是后续耐久性虚拟试验的基础和关键所在。
考虑到后期耐久性虚拟试验的需要,试车场道路试验时采集的信号包括 4 个车轮的轮轴 6 分力信号、
悬架和车身关键位置的加速度信号、减振器的位移信号和车身对角线位移变形信号、前桥和后桥总成关键
点处的应变信号、以及方向盘转角和力(转矩)信号等。轮轴 6 分力信号可以作为虚拟仿真模型的驱动信
号;位移信号和加速度信号可以作为验证虚拟模型的目标信号;应变信号可以进一步计算疲劳损伤值,用
来检验目标部件疲劳寿命仿真预测结果的准确性。试验车辆是一部装备齐全、经过磨合期后且车况良好的
目标车。试验车辆加满汽油,并按照要求配重,试验所用到的主要仪器和设备见表 1。测试系统框图如图
1
基于实车试验数据的底盘零部件耐久性虚拟试验方法研究 2006 LMS 首届用户大会论文集
1 所示,试验装置和测量系统如图 2 所示。
表 1 试验仪器和设备
名称型号生产厂家
位移传感器 IS