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虚拟路谱激励的整车路躁仿真核心技术问题

2019-03-25 15:07:36·  来源：误入CAE的程序员  作者：朱淑强  
　
之前文章介绍过，为什么我们要做虚拟路谱的整车路躁仿真，这次就来讲讲做这个仿真，需要攻克的核心技术有哪些。虚拟路谱激励的整车路躁仿真，首先激励源是路面不
之前文章介绍过，为什么我们要做虚拟路谱的整车路躁仿真，这次就来讲讲做这个仿真，需要攻克的核心技术有哪些。虚拟路谱激励的整车路躁仿真，首先激励源是路面不平度，直接加载到整车模型的轮胎footprint点，提取人耳处的声压响应和方向盘、座椅等位置的振动加速度响应。所以，要完成这一整套的仿真分析后处理过程，有以下几个技术难点。
 
1.轮胎的建模仿真
 
虚拟路谱直接加载到轮胎模型上，绕不开对轮胎的建模和仿真。轮胎是一种高度非线性，成分非常复杂的子系统，其自身的力传递特性直接决定了从地面传递到轮芯的力大小，所以，为了准确的进行整车的路躁仿真，准确的轮胎模型是必须的，所以一般通常使用的那种简易轮胎模型（即整个轮胎一圈均使用rbe2单元连接，接地点使用0长度BUSH单元模拟轮胎接地的XYZ向刚度）就不适用了。
FE tire模型
目前，在NVH仿真领域，轮胎可以达到的频率范围至少要300Hz以上，适用于整车建模的精确的轮胎建模仿真解决方案主要有两种：一种是模态轮胎，另一种是CDtire。两种均可以得到精确的地面到轮心的力传递特性，但也有不同的。模态轮胎是传统的FE轮胎，是一种基于设计参数的轮胎模型，即使用轮胎设计的材料属性，来构建轮胎有限元模型，采用橡胶某一种的本构模型，来构建轮胎的力学关系，通过非线性的有限元仿真，来得到轮胎的动力学结果，直至转化得到通用有限元软件能使用的模态轮胎模型。而CDtire就不一样了，它是一种基于经验（实验）的轮胎模型。对于一个已经有实物的轮胎，给轮胎做各种各样的实验，通过这些实验数据和结果，使用软件拟合得到一个轮胎模型，这个轮胎模型可以适用的范围比较广泛，根据实验的不同拟合出来的轮胎也是不同的，但完备的实验数据和结果，甚至可以得到一个多体动力学和NVH共用的轮胎模型。
CDtire 模型和构建层数原理图

2.虚拟路谱的获取
虚拟路谱是激励源，需要把路面的不平度转化为虚拟路谱进行加载。这里面一般有两个步骤：一是获取路面的不平度原始数据，而是通过数据处理的方法把不平度数据转化为虚拟路谱。路面不平度的还比较好获取了，找到一个有相关技术能力的路谱扫面供应商扫描即可。再进行转换成路谱。拿到的原始数据一般为路面的高程数据，需要转化为虚拟路谱，即位移的功率谱密度函数（PSD）。
NVH虚拟路谱的获取

3.虚拟路谱分析工况的建立
整车模型有了，虚拟路谱也准备好了，但如何设定工况进行加载呢？首先，激励数据为位移的功率谱密度函数，所以整个仿真的结果也应该是声压或者加速度的功率谱密度函数。其次，该分析本质上也应该是频响分析SOL111。同时，考虑到一个轮胎上不止一个激励点，也应该考虑不同点之间的激励的先后顺序。最后，左右轮之间的激励的相关关系也要考虑进去。

4.仿真结果的处理和与实验的对比
仿真的结果其实是声压或者加速度的功率谱密度函数，首先需要把该结果转化为dB（A）（声压结果的话）或者real（加速度结果）值。这个转化得到的结果就可以与实验处理的结果进行曲线对比了。其次，实验一般会有一个频率段内的RMS有效值，仿真也应该根据结果曲线，处理得到该值，并与实验的RMS值进行比较。
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