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气动力下车身外结构动态变形量测量技术
2020-07-17 23:53:29· 来源：中汽中心空气动力学实验室
随着汽车工业的发展和市场的完善，消费者对汽车品质要求越来越高，流致结构振动与气动变形问题广泛存在于汽车工业中，成为影响汽车经济性、舒适性和安全性的重要
随着汽车工业的发展和市场的完善，消费者对汽车品质要求越来越高，流致结构振动与气动变形问题广泛存在于汽车工业中，成为影响汽车经济性、舒适性和安全性的重要问题。
1. 汽车工程中的相关问题
（a）车门动态变形与密封[1]
（b）车底护板涉水变形脱落[2]
（c）商用车车顶扰流板变形[3]
(d) 电泳涂装中结构变形
图片来源https://www.vogel.com.cn/top/2016/qcjs_tz/article_view.html?sid=1520&id=102807
图1 汽车工程中的流致结构振动与变形问题
中汽中心气动-声学风洞实验室（CATARC-AAWT）的建成为解决气动力下车身外结构变形问题提供了有力的实验条件基础，通过在气动-声学风洞实验室中利用光学跟踪仪、移动测量系统等相关设备，可实现无接触式测量车门、机舱盖等位置因气动力作用下的动态变形量（Dynamic Deformation），进一步研究相关部件的动态响应特性。
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2. 动态变形量测量设备
CATARC-AAWT拥有一套Creaform的C-Track光学追踪仪，可实现测量动态反射靶标的空间位置变化，其测量精度可达0.075mm（在16.6m³空间内测量）。
图2 追踪反射靶点的光学追踪仪
试验前将测试车辆固定在气动-声学风洞的天平及道路模拟系统上，只需要在测量位置贴上反射目标点，如图2的车门位置或者图3的机舱盖位置，将光学追踪仪放置在流场之外并对准目标靶点，通过无接触的光学测量方式实时监测目标点的位移情况。该方式可以避免传统粘贴传感器等测量方法对车身表面流场造成的影响，或者避免因贴合不牢固而产生的问题。
图3 车门位置的目标靶点
图4 机舱盖位置的目标靶点
该设备的软件系统为Creaform集成的3D软件平台，模块可以实时追踪目标靶点的位移，在测试过程中，通过软件界面非常直观地了解测量位置的动态变形情况。尤其在风速、或者转角等突然改变状态的情况下，目标靶点位置的变化一目了然。
图5 软件界面：实时监测每个目标靶点的变化
光学追踪仪既可以固定在定制的推车上、然后布置在流场之外，或者通过定制设计的底座，连接固定在风洞试验室的移动测量系统上，通过控制系统将光学追踪仪移动到指定位置，实时监测目标靶点的变形情况。
图6 可将光学追踪仪连接固定在移测架上
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3. 流致变形仿真技术
通过中汽中心气动声学风洞实验室，模拟汽车正常行驶的运动状态，进而使用光学追踪仪等实验设备测量车身外结构的动态变形量，为行业内提供了快速、便捷的测试方法。此外，中汽中心汽车工程研究院的空气动力学团队，还通过开发和建立有效的仿真方法，分析动态变形产生的原因，致力于解决流致结构振动与变形等行业问题。也欢迎业内同仁来电或留言共同探讨相关问题。
图7 通过结合CFD软件与结构有限元软件搭建流固耦合仿真平台
图8 前保险杠气动载荷变形仿真
参考文献
[1] Doppalapudi S , Sbeih K , Srinivasan K , et al. CAE Simulationof Automotive Door Upper frame Deflection Using Aerodynamic Loads.
[2] Khapane. P.,Ganeshwade. U., etal, Stateofthe Art Water Wading Simulation Method to Design Under-Body Components
[3] Jing-long Zhang, Xingjun Hu, etal. AeroelasticResponseand Structural Improvementfor Heavy-DutyTruck Cab Deflectors
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