?

裝甲車在戰(zhàn)場(chǎng)及訓(xùn)練中頻繁通過壕溝、彈坑路、陡坡等惡劣路面，其結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期交變載荷作用下易產(chǎn)生疲勞裂紋，傳統(tǒng)基于物理樣車的耐久測(cè)試周期長(zhǎng)、成本高，且難以在研發(fā)早期覆蓋所有危險(xiǎn)工況。CAxWorks.VPG車輛工程仿真軟件是戴西軟件推出的一款完全集成的非線性瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析軟件，內(nèi)置道路、輪胎、懸架工具集及虛擬試驗(yàn)場(chǎng)路面數(shù)據(jù)，能夠基于實(shí)際加載條件快速建立整車虛擬樣機(jī)，生成精確的載荷譜，為結(jié)構(gòu)耐久性分析提供早期數(shù)據(jù)支撐。

通過對(duì)車輛結(jié)構(gòu)進(jìn)行長(zhǎng)期載荷循環(huán)的仿真，評(píng)估材料和結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，識(shí)別潛在的薄弱點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)以延長(zhǎng)車輛使用壽命并減少維護(hù)需求。

PART/1

VPG虛擬試驗(yàn)場(chǎng)分析耐久疲勞

1虛擬試驗(yàn)場(chǎng)載荷譜獲取方法

在VPG虛擬試驗(yàn)場(chǎng)模塊導(dǎo)入整車模型以及路面模型

載荷譜計(jì)算

強(qiáng)度耐久性能作為整車重要的屬性性能，耐久屬性的開發(fā)需要精確的工況載荷輸入，傳統(tǒng)的耐久載荷輸入需要借助物理樣車通過傳感器進(jìn)行測(cè)試。

基于虛擬試驗(yàn)場(chǎng)仿真技術(shù)將真實(shí)路面轉(zhuǎn)化成具有真實(shí)路面特征的虛擬路面，在虛擬軟件環(huán)境下，建立整車虛擬樣機(jī)，在虛擬環(huán)境下模擬仿真實(shí)車在試驗(yàn)場(chǎng)虛擬路面上以不同的速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而獲得整車不同節(jié)點(diǎn)處的載荷譜，支持整車強(qiáng)度耐久屬性的開發(fā)。

2VPG虛擬試驗(yàn)技術(shù)路線

VPG軟件在開發(fā)前期可以快速精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)整車強(qiáng)度耐久載荷，支持整車強(qiáng)度耐久性能的開發(fā)。整車耐久性開發(fā)中的虛擬試驗(yàn)技術(shù)路線主要包括輪胎測(cè)試及建模、整車數(shù)字化路面建模、整車虛擬模型建模及整車虛擬路譜載荷提取等步驟。

3VPG彌補(bǔ)傳統(tǒng)耐久載荷短板

傳統(tǒng)解決整車疲勞破壞的方案

整車強(qiáng)度耐久屬性開發(fā)在項(xiàng)目前期CAE的仿真迭代需要虛擬載荷的輸入，零部件及系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證過程中同樣需要強(qiáng)度耐久載荷的輸入，耐久屬性開發(fā)需要確保CAE虛擬仿真/零部件及系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)/整車道路試驗(yàn)有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，VPG虛擬試驗(yàn)長(zhǎng)載荷技術(shù)正好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的短板。

PART/2

路面建模、載荷生成與疲勞壽命評(píng)估

1路面建模方式與精度要求

路面是車輛所受載荷激勵(lì)的主要來源，其建模方式和精度直接關(guān)系到仿真結(jié)果能否真實(shí)反映實(shí)車的受載情況。數(shù)字化3D路面主要是對(duì)試車場(chǎng)實(shí)際路面建模，也可根據(jù)實(shí)際開發(fā)需要?jiǎng)?chuàng)建虛構(gòu)的路面模型，例如為評(píng)估整車操控和懸架減震器的平坦路面。

2精細(xì)化3D路面的作用

實(shí)現(xiàn)虛擬試驗(yàn)場(chǎng)技術(shù)，需要精細(xì)化的數(shù)字化3D路面模型，3D路面模型的作用是提供足夠詳細(xì)試驗(yàn)場(chǎng)路面，以使車輛經(jīng)過時(shí)實(shí)現(xiàn)與實(shí)際車輛相同的響應(yīng)。

3VPG路面建模方式分類

在CAxWorks.VPG中，路面建模主要依據(jù)數(shù)據(jù)來源與建模方法分為以下三類：

MGA標(biāo)準(zhǔn)化路面：支持導(dǎo)入MGA格式的標(biāo)準(zhǔn)化路面文件，適用于已有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的快速調(diào)用，保證路面模型的規(guī)范性與可重復(fù)性。

參數(shù)化路面：VPG內(nèi)置11種可定制的參數(shù)化路面模型，用戶可根據(jù)分析需求（如耐久性、操控性等）快速定義路面特征，包括壕溝、彈坑路、陡坡、搓衣板路、魚鱗坑路等復(fù)雜地形，無需手動(dòng)逐點(diǎn)建模。

點(diǎn)云掃描路面：通過對(duì)實(shí)際路面進(jìn)行激光掃描獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入VPG生成高精度3D路面模型，適用于需要精確復(fù)現(xiàn)真實(shí)試驗(yàn)場(chǎng)路面的場(chǎng)景。

4虛擬道路試驗(yàn)載荷生成流程

基于試驗(yàn)場(chǎng)數(shù)字模型（路面模型、輪胎模型、整車多體模型）開展整車道路試驗(yàn)仿真測(cè)試，選定路況并設(shè)置車速，生成所定義場(chǎng)景的車輛載荷文件，再對(duì)生成的載荷信號(hào)進(jìn)行檢查、截取及濾波。

VPG軟件支持用戶創(chuàng)建多種型號(hào)和網(wǎng)格密度的輪胎模型

VPG提供參數(shù)化輪胎方案，可快速定義輪胎模型

5虛擬載荷數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景

在虛擬模型內(nèi)生成虛擬載荷數(shù)據(jù)適用于多種場(chǎng)景，包括車身與底盤的分析與校核、整車耐久性驗(yàn)證、懸架耐久驗(yàn)證及零部件疲勞耐久試驗(yàn)等。

PART/3

虛擬試驗(yàn)場(chǎng)技術(shù)用于結(jié)構(gòu)耐久和疲勞的價(jià)值

使用VPG軟件進(jìn)行疲勞分析，可計(jì)算在長(zhǎng)期交變應(yīng)力作用下裝甲車各個(gè)部件的疲勞壽命。分析時(shí)需要考慮應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力、材料的S-N曲線等因素，根據(jù)分析結(jié)果，評(píng)估裝甲車在特定工況下的耐久性和疲勞壽命。如果發(fā)現(xiàn)潛在的疲勞破壞風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化以提高耐久性。

綜上所述，CAxWorks.VPG的虛擬試驗(yàn)場(chǎng)技術(shù)為裝甲車特定工況下的耐久疲勞壽命分析提供了可靠、高效的解決方案。通過精確的路面建模與載荷提取，能夠及早發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化，從而顯著縮短研發(fā)周期、降低試驗(yàn)成本。該方法對(duì)提升裝甲車服役可靠性與戰(zhàn)場(chǎng)生存能力具有重要工程價(jià)值。

?