載荷分解的案例
Adams整車載荷分解
Adams整車載荷分解常見三種方式：
1. 基于六分力，約束車身
2. 基于六分力，虛擬迭代
3. 虛擬路面
首先我們要了解一點就是為什么要采用六分力，然后再進行載荷分解，這是因為輪胎本身高度非線性，且輪胎與路面之間的接觸非常復雜。為了避開此，就直接在軸頭測試數據，然后進行載荷分解。
其次我們要了解一下為什么要采用虛擬迭代，這是因為如果直接在整車上面加載六分力，車會翻，但實際上測試時候車不會翻，這是因為整車建模的精度與實際總是存在一些差異，導致車會翻，為了解決這個問題，我們采用虛擬迭代的方式，將垂向力迭代代成垂向位移，這樣車就不會翻了。
最后我們發現，虛擬路面似乎較為簡單，但是這里有幾個難點：輪胎、路面。輪胎一般通過試驗獲取參數，可以在Adams中擬合得到所需輪胎。路面一般通過掃描試驗場路面，在Adams中擬合得到虛擬路面，當然也可以借鑒VPG里面提供的虛擬路面進行仿真分析。
來源：有限元探索
展開 載荷分解的小技巧
載荷分解的結果文件一般都很大，看動畫時候，如果不隱藏柔性體，會大大降低電腦速度，甚至卡死機。 3！靜平衡。載荷分解是動態求解，對模型的要求不是很高，很多時候會調整靜平衡參數，error設為0.01。 4！如果car中建的模型在view中計算，要讀下彈性件的屬性。
設計仿真 | 直播預告-Adams Car 系列講座四：車輛動力學載荷分解
通過Adams Car對車輛模型進行載荷分解，用于分析車輛底盤部件和車身的可靠性，為車輛輕量化設計提供有力輸入。
本期海克斯康直播講堂請到了Adams技術專家李占東講師為我們帶來Adams Car 系列講座第四講：車輛動力學載荷分解，從系統級靜態載荷分解到整車級誤用工況載荷分析和整車虛擬試驗場載荷分析，全方位為我們展現Adams Car強大的載荷分析能力，趕快報名。
固定車身的載荷分解方法
車身固定法分解接附點載荷是進行疲勞分析的前提。一般來說，可以直接固定車身，進行動態載荷分解，當然也可以用柔性件將車身與地面固定，但是很難確定用什么樣的柔性屬性。 固定法可能更合適，也便于平臺車型的對比。 采集來的六分力一般可以直接導入Adams，文本格式可能需要通過import --test data方式導入。載荷導入模型后，就需要將其與actuator關聯起來，可以在標準模板下，通過actuator table進行操作。 tool菜單下的request map edit 也可以進行編輯，這樣保存的rrm文件，可以直接從仿真結果中提取出疲勞分析所需要的rsp格式載荷譜。 有的公司也采用虛擬迭代的方法分解載荷，通過femfat調用adams求解器，但這種方法對工作經驗的依賴很大，不同的人得到不同的結果，有時候差距還挺大。
展開 
懸架件的載荷分解
懸架件的載荷分解一般不會去迭代，因為迭代得到的Z向位移，用來驅動多體模型時，會丟失一部分的動態響應，這一點可以通過一個簡單模型看出來。M2相當于懸架，m1等于車身。如果是六分力直接驅動，系統響應會有兩個峰值，如果用位移驅動，系統只有一個峰值，因為m2被約束了。
汽車底盤件結構耐久自動分析系統研究
圖1 結構耐久分析流程
圖2 底盤件結構耐久分析流程自動化系統組成
2 載荷分解流程自動化
2.1 載荷分解工況體系
常用的載荷分解方法主要有3種［8］：①基于經驗工況的載荷分解方法，該方法是各主機廠經過多年的技術積累，逐漸形成的符合自身產品開發需求的經驗工況體系，在制動、加速、轉向等工況下，結合多體系統動力學模型完成零部件邊界載荷的計算。伴隨著開發經驗的不斷豐富，這些工況也被持續地完善和修正，最終與產品開發的設定目標具有較好的一致性；②虛擬迭代載荷分解方法，該方法需要建立除輪胎以外的整車多體動力學模型，以實測道路載荷譜為輸入，通過迭代計算獲取輪心激勵，當彈簧位移、輪心加速度等目標變量與實測數據一致時，便可以提取零部件的邊界載荷［9］；③基于虛擬試驗場的載荷分解方法，通過掃描實際路面、搭建整車多體系統動力學模型等步驟建立全仿真環境，進而開展載荷分解工作［10］。
基于經驗工況的載荷分解方法不依賴于實測道路載荷譜，能在產品開發的早期便獲得應用，本文主要采用該方法建立流程自動化系統。這種方法的本質是基于多體系統動力學理論，結合一定的經驗系數，推導出車輛在不同工況下的輪心或接地點載荷，之后將其作為激勵，輸入給整車或子系統的多體動力學模型，最終獲得各硬點處的載荷信息。
展開 固定車身載荷提取和迭代載荷分解對比
車身.png
關聯.png
函數.png
迭代.png
虛擬迭代是車身自由載荷提取的前提，該方法通過不斷反推垂向位移（輪心垂向位移目前無法直接采集，只能通過虛擬迭代方法間接推導），直到某次推導的垂向位移能復現路譜采集中的若干重要信號為止（表征此次推導的位移與輪心實際垂向位移誤差已經很小）。然后用該垂向位移去替換六分力信號中的垂向力，其余五分力不變。通過這種五分力 + 一個垂向位移的方式激勵多體動力學模型。該方法用垂向位移代替垂向力，不僅可起到同等的垂向激勵作用，同時變相限制了車身出現過大位移，所以不必再強行固定住車身。該方法更符合車輛運動的實際運動狀態，所以仿真結果更精確。
基于ADAMS的汽車懸架靜態工作載荷提取
首先，用一個表格來概括一下主要的提取方法及其核心特點：
表1 載荷提取方法對比
分析方法
模型特點
精度與適用性
主要應用場景
基于Request的載荷分解
用ADAMS/Request功能定義力/力矩的輸出點
精度較高，操作相對簡便
通用載荷提取，為底盤零部件強度分析提供邊界條件
基于剛性體建模的載荷分解
將懸架部件視為剛性體，忽略彈性變形
結果與Request方法基本一致，但略遜于柔性體方法
初步載荷評估，概念設計階段
基于柔性體建模的載荷分解
引入柔性體部件（如控制臂），考慮部件彈性變形
結果更接近真實值，精度最高，但計算資源消耗較大
詳細設計和精確載荷分析，特別是控制臂等關鍵部件的應力研究
展開 [用戶培訓]LMS車輛動力學仿真專題培訓（武漢理工10月29-31日)
培訓亮點：
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最新的車輛動力學懸架和整車建模與仿真分析專用工具LMS Driving Dynamics Tool培訓
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LMS Virtual.LabMotionTWR載荷譜迭代與載荷預測技術
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Motion與Mecano多體動力學與非線性有限元聯合仿真技術
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基于復雜機電液一體化多體動力學模型的硬件在環及駕駛員在環實時仿真技術
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LMS Virtual.Lab系統級疲勞解決方案
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LMS Virtual.Lab焊點疲勞分析技術
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LMS Virtual.Lab焊縫疲勞分析技術
車輛動力學（Vehicle Dynamics）研究的主要范疇包括操縱動力學和行駛動力學，具體就是指車輛的操縱穩定性（Handling）和平順性（Ride & Comfort）。車輛動力學性能始終是車輛性能品質中最受關注的方面之一，與車輛的行駛安全性密切相關。車輛動力學所研究的內容是車輛開發中最為復雜的領域之一，如何更好的利用數值仿真對操縱穩定性和平順性進行客觀評價乃至優化設計，是整車廠、研發人員所面臨的共同課題。
目前車輛動力學分析越來越受到關注：
1、
隨著市場競爭的日益激勵，研發進度的日趨加快，由于車輛底盤的結構形式多樣，如何快速的搭建原型車及變型車模型并對其進行分析管理變得越來越重要；
2、
在底盤建模過程中，懸架部件的非線性力學特性越來越受到研發人員的重視，如何快速準確的分析部件非線性力學特性對車輛動力學性能的影響成為了關鍵問題之一；
3、
道路載荷預測有如下幾種方法：（1）通過掃描實際路面，生成數值路面，輸入到整車模型，進行道路載荷預測分析。這種方法的缺點是，掃描路面成本昂貴，操作費時，另外還需要精確的輪胎模型，所以不是很常用；（2）當前通常在道路試驗測量輪胎六分力獲得道路載荷，然后通過多體動力學分析進行載荷分解。
展開 虛擬迭代簡單介紹
現在載荷分解很多企業都用虛擬迭代來處理，認為迭代很符合實際。但是更為先進的肯定是VPG了，直接就放棄了路譜采集。 迭代由于受經驗的影響較大，因此必難以做到統一。一般來說，通過femfat調用adams求解器進行計算。路譜文件中最好要包含輪心的加速度，塔包的加速度，還有一些底盤的力，這些力大多用應變進行標定過。 附圖1就是確定求解的輸入和輸出，通過一系列操作，產生傳遞函數。圖2。 這里說的傳遞函數，一般就是Z向的強相關曲線，在頻率域中應該比較光滑為好。 最后就是產生初步驅動，設定迭代步數，軟件就會開始計算，并根據輸出和期望的對比，不斷調整。 如果偽損傷在1附近，那肯定是最佳了，時域上兩個曲線基本就重合。認為迭代效果好。
展開 汽車行業常用的CAE軟件
1、多體動力學 Adams
主要做懸架性能的KC、操穩、載荷分解、運動校核。
2、前處理ANSA 、HyperMesh
有限元前處理軟件，對CAD數據做修整，劃分mesh，建立邊界條件等。
因為是專業的前處理軟件，所有功能比較強，建模方便，支持多種求解器。
3求解器 NASTRAN/Abaqus/starccm/lsdyna/ncode/femfat
Nastran：主要做線性分析，動靜強度剛度，模態分析，NTF/VTF
abaqus：非線性的分析，材料非線性，需要接觸的分析等
starccm：流體分析軟件，風阻，除霜除霧，空調風道等
lsdyna：顯式分析，主要用于碰撞分析
ncode/femfat：疲勞分析軟件附帶有很多載荷譜處理功能。
4、后處理hyperview/meta
顯示仿真結果的軟件，生成云圖，曲線等。
展開 
[網絡研討會]LMS Motion TWR在疲勞試驗臺的應用，7月24日
對于通用機械開發中的復雜多體系統性能分析及優化、載荷分解、負載分析等具有豐富的工程經驗。
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鏈接：https://siemensplm-cn.webex.com/siemensplm-cn-sc/onstage/g.php?d=866123614&t=a
更多資料請關注百度網盤LMS_VL_Motion，Moiton交流群：324201728；Motion汽車模塊交流群：264418240；Durability交流群：83853780
拓撲優化在底盤件開發中的應用
擺臂強度分析工況如下：
①經典工況 顛簸工況 加速工況 制動工況 轉向工況
②組合工況 凹坑轉向 加速轉向 制動轉向
③極限工況 前進沖擊
工況需通過Adams多體懸架模型進行載荷分解計算，提取出各工況下的硬點力和力矩（Fx、Fy、Fz、Tx、Ty、Tz）,對應施加在各硬點處。
3 優化設置
①拓撲變量，尺寸約束＞10，拓撲空間如下圖所示：
②約束條件，前述工況下最大主應力＜設計強度；安裝點位移＜設計值；擺臂向失穩載荷＜設計值；
③優化目標，質量最小。
4 拓撲結果
經過優化迭代后，最終拓撲結果如下圖：
5 路徑解讀
將拓撲結果導入Inspire，進行路徑解讀，如下圖：
6 產品設計
將優化數模輸出到設計部，經過成型分析及工程改進，最終設計數模如下圖：
7 課題結論
經過上面的分析討論，可以知道拓撲優化可以為設計工程師提供基礎高效的概念數模，并且概念數模基于產品的性能要求而設計，遵循重量最輕的原則，因此，OptiStruct提供的拓撲優化工具是現代汽車結構件輕量化開發的高效工具。
car.zip
cam.zip
展開 車輛傳動系統仿真解決方案網絡研討會
會議亮點：
▲ Virtual.Lab Motion與PDS車輛動力傳動系統仿真技術
▲ Virtual.Lab Motion TWR載荷虛擬迭代技術
▲ Motion與optimus聯合仿真技術應用于懸置匹配優化
Siemens PLM Software LMS Virtual.Lab Motion多體動力學軟件為車輛動力學的開發問題提供了完整的解決方案，基于Virtual.Lab Motion平臺，能夠方便的建立車輛懸架、轉向系統、動力總成、輪胎、路面等模型，并進一步建立整車模型，通過多體動力學分析和專門的前后處理工具，能夠方便的開展車輛動力學性能分析與評價，并進行設計優化。PDS Tool是專為車輛動力傳動系統定制的建模分析工具，極大地提高了建模分析效率。Virtual.Lab Motion TWR時域波形復現技術是西門子公司一項獨有的技術，它采用混合路面載荷迭代的方法預測道路載荷。這一技術不僅解決了整車多體模型載荷分解存在的問題，而且還能夠將測定數據從已有車型轉換到新車型上。應用Motion與Optimus聯合仿真技術，可以方便地建立懸置系統優化模型，進行懸置優化設計。
此次網絡專題講座中，Siemens PLM Software車輛動力學仿真工程師將向與會者詳細講解基于Virtual.Lab Motion進行車輛懸架和整車建模的流程，PDS定制的動力傳動系統建模分析方法， Virtual.Lab Motion TWR載荷譜迭代和載荷預測技術的應用，Motion與Optimus聯合仿真技術的應用，懸置優化設計流程等內容。
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展開 設計仿真 | 直播預告-Adams Car系列講座二：車輛動力學高級建模
后續將為大家持續推出車輛操縱穩定性分析、車輛動力學載荷分解直播課程，敬請關注，精彩不容錯過，趕快報名吧！
