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底盘开发之CAE -整车虚拟仿真

2021-09-13 21:53:07·  来源：Vehicle  作者：Pirate Jack  
　
整车虚拟仿真Whole-Vehicle Simulations MBS软件不仅可以用来模拟零部件和系统，还可以用来建立整车模型。一个整车仿真模型可以用来虚拟地在模拟路面上驾驶车辆
整车虚拟仿真
Whole-Vehicle Simulations
MBS软件不仅可以用来模拟零部件和系统，还可以用来建立整车模型。一个整车仿真模型可以用来虚拟地在模拟路面上“驾驶”车辆，并执行各种模拟驾驶操作。这不仅可以评估车辆的动态特性和操纵性，还可以提供每次机动过程中出现的单个力的分解。这样就可以确定各个组件之间接口处的力。这些值可以用作组件设计的起点。为了提供这种详细程度，必须使用非常复杂和详细的整车模型。但是，根据模拟的焦点，不感兴趣的组件可以估计为集中在组件实际质心的简单质量。
整车的开发是OEM的责任。因此，OEM负责构建、验证和维护任何整车仿真模型。这也是因为主机厂是唯一拥有模拟所需所有数据（底盘、悬架、动力总成、轮胎模型等）的一方。只有当主机厂向供应商提供所需数据时，供应商构建整车模型才有意义。如果是这种情况，供应商可以向原始设备制造商提供工程工作包，包括：
  • 整车模型的构建和维护
  • 使用标准驾驶操作验证模型
  • 确定悬架弹性运动学变化对车辆操纵和动态行为的影响
  • 零部件设计的动态横截面力计算。
相关的操纵参数（如自转向梯度、响应特性、稳定性、车身固有频率等）及其目标值应由主机厂确定。
车辆操纵和动态模拟
车辆的动态和自转向特性的仿真不仅需要整车模型，还需要路面模型、轮胎模型和动作定义。表6-1列出了所有主机厂使用的标准驾驶操作。车辆的行驶和操纵性能在很大程度上取决于道路和轮胎之间的力传递。因此，轮胎性能必须精确测量和精确建模。
运动学和弹性运动学
各轴的弹性运动特性对车辆的整体操纵性和动态性能有着重要的影响。主要的弹性运动学参数包括前束、外倾角、后倾角、车轮中心位移等。弹性运动学特性是用运动学和柔度试验台（K&C台）测量的。这种类型的试验台允许运动学和弹性运动学参数彼此区别（见图6-49）。
运动试验为了研究运动特性，将车轴刚性地连接到试验台上，并通过压缩和回弹行程同时移动车轮（平行车轮行程）和单独移动车轮（相反车轮行程）。记录由此产生的前束、外倾角和车轮中心位移。
弹性运动试验为了研究弹性运动特性，将车轴刚性连接到试验台上，并承受施加在轮胎接触片上的纵向和横向力。记录由此产生的前束、外倾角和车轮中心位移。使用的MBS模拟模型必须使用柔性组件（FEM模型）构建（图6-26和6-17）。
车轴弹性运动学特性的目标值在项目开始时确定。一些示例曲线如图6-27所示。参数值，如前束或外倾角柔度，可以通过计算曲线在特定点（例如在设计或中性位置）的坡度来确定。
标准荷载工况
在底盘和悬架设计的早期阶段，车轮负载通常是不可用的，或者是使用原型来测量的。因此，使用基于标准驾驶机动的标准载荷工况，而不是实际载荷工况。假设这些机动是准静态的，即与时间无关。生成的标准荷载工况用于ADAMS模拟，以确定准静态有限元计算（结构刚度、耐久性）的横截面荷载。
类似的标准荷载工况被大量的车辆制造商采用。车轮荷载以车轮加速度或数值力或力矩的形式给出。加速度是一个更普遍的值，因为它独立于轴负载。即使车辆重量发生变化，独立于负载的参数值也可以重复使用。表6-2显示了强度分析的标准荷载工况（荷载工况1至10）和耐久性分析的荷载工况对（11和12），（13和14），（15和16）。
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