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汽车弹性体悬置的高频动刚度测试及数值模拟 （Fraunhofer LBF）
2019-12-16 16:34:44· 来源：德国M十P国际公司北京代表处
--弹性体动态特性，弹性体建模，整车底盘NVH设计弹性体悬置的高频动刚度试验测试在新车型的设计开发过程中，底盘NVH特性对整车NVH的重要程度愈来愈高。
--弹性体动态特性，弹性体建模，整车底盘NVH设计
弹性体悬置的高频动刚度试验测试
在新车型的设计开发过程中，底盘NVH特性对整车NVH的重要程度愈来愈高。因此，车辆悬挂弹性部件的设计不仅要考虑基本驾驶相关的低频振动，而且还要考虑悬置高频的声学特性。因此，详细准确掌握悬置动态性能参数至关重要。该项目的目的是用试验的手段获取汽车悬置的高频动刚度曲线，得到它们的多轴数值模型，使得整车厂在整车级别上进行快速有效的整体系统仿真成为可能。
悬置低频特性实验（低于50Hz）
使用液压伺服试验台架，在各种预载荷和不同幅值下，在50Hz以内对多个弹性悬置进行了6自由度的力学试验。从这些测试中，我们得到每种试验设置工况下悬置的动刚度值和相应的损耗因子，这启发我们去研究工况参数变化（例如预载荷变化等）对悬置动刚度产生的不同影响。此外，我们还进行了静态试验测定悬置的疲劳特性和它们的非线性刚度曲线。
悬置高频动刚度特性实验（50-3000Hz）
随后，使用德国m+p国际公司的高频试验台架，对所有弹性悬置在50Hz到3000Hz频率范围进行了动刚度测试实验。
为了避免试验中出现共振，我们进行了大量的CAE模拟计算、试验和分析，确保设计出既轻巧又坚固的悬置工装。基于力和加速度测量数据进而我们可以确定弹性悬置每个自由度的动刚度和损耗因子。
高频建模-高效仿真计算
最后，我们得到了所有弹性悬置每个自由度的高效参数化数值模型，使用分数阶导数描述弹性体的动态行为。
为了根据试验测量数据对有限元模型进行参数化驱动，开发并应用了算法优化的半自动化程序。
测量数据和仿真数据在很宽的频率范围内显示出很好的相干性。通过动刚度试验修正得到的可靠的CAE模型，使得底盘NVH的时域高效准确仿真成为可能。
弹性悬置的动刚度和损耗因子：试验数据和仿真数据对比图
德国弗劳恩霍夫（Fraunhofer LBF）的弹性体悬置高频动刚度试验台架--m+p HFDS3000
弹性悬置的径向高频动刚度试验
弹性悬置的多轴低频特性试验台架
选择一种阻抗方程作为建模方法。 合成力的计算基于两个耦合点的速度 ，对所有六个自由度（三个平动，三个转动）独立进行运算，通过这种模块化描述，弹性悬置的模型可以非常容易地集成到整体仿真计算模型中。
弹性体悬置数值模型
弹性体悬置的高频动刚度试验测试
在新车型的设计开发过程中，底盘NVH特性对整车NVH的重要程度愈来愈高。因此，车辆悬挂弹性部件的设计不仅要考虑基本驾驶相关的低频振动，而且还要考虑悬置高频的声学特性。因此，详细准确掌握悬置动态性能参数至关重要。该项目的目的是用试验的手段获取汽车悬置的高频动刚度曲线，得到它们的多轴数值模型，使得整车厂在整车级别上进行快速有效的整体系统仿真成为可能。
悬置低频特性实验（低于50Hz）
使用液压伺服试验台架，在各种预载荷和不同幅值下，在50Hz以内对多个弹性悬置进行了6自由度的力学试验。从这些测试中，我们得到每种试验设置工况下悬置的动刚度值和相应的损耗因子，这启发我们去研究工况参数变化（例如预载荷变化等）对悬置动刚度产生的不同影响。此外，我们还进行了静态试验测定悬置的疲劳特性和它们的非线性刚度曲线。
悬置高频动刚度特性实验（50-3000Hz）
随后，使用德国m+p国际公司的高频试验台架，对所有弹性悬置在50Hz到3000Hz频率范围进行了动刚度测试实验。
为了避免试验中出现共振，我们进行了大量的CAE模拟计算、试验和分析，确保设计出既轻巧又坚固的悬置工装。基于力和加速度测量数据进而我们可以确定弹性悬置每个自由度的动刚度和损耗因子。
高频建模-高效仿真计算
最后，我们得到了所有弹性悬置每个自由度的高效参数化数值模型，使用分数阶导数描述弹性体的动态行为。
为了根据试验测量数据对有限元模型进行参数化驱动，开发并应用了算法优化的半自动化程序。
测量数据和仿真数据在很宽的频率范围内显示出很好的相干性。通过动刚度试验修正得到的可靠的CAE模型，使得底盘NVH的时域高效准确仿真成为可能。
弹性悬置的动刚度和损耗因子：试验数据和仿真数据对比图
德国弗劳恩霍夫（Fraunhofer LBF）的弹性体悬置高频动刚度试验台架--m+p HFDS3000
弹性悬置的径向高频动刚度试验
弹性悬置的多轴低频特性试验台架
选择一种阻抗方程作为建模方法。 合成力的计算基于两个耦合点的速度 ，对所有六个自由度（三个平动，三个转动）独立进行运算，通过这种模块化描述，弹性悬置的模型可以非常容易地集成到整体仿真计算模型中。
弹性体悬置数值模型
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