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關注創建者:少杰 創建時間:2020-07-08

虛擬路面的實例教程
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 Adams商用車虛擬路面仿真
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裝甲車在戰場及訓練中頻繁通過壕溝、彈坑路、陡坡等惡劣路面,其結構在長期交變載荷作用下易產生疲勞裂紋,傳統基于物理樣車的耐久測試周期長、成本高,且難以在研發早期覆蓋所有危險工況。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動力學分析軟件,內置道路、輪胎、懸架工具集及虛擬試驗場路面數據,能夠基于實際加載條件快速建立整車虛擬樣機,生成精確的載荷譜,為結構耐久性分析提供早期數據支撐。
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通過對車輛結構進行長期載荷循環的仿真,評估材料和結構的疲勞壽命,識別潛在的薄弱點,優化設計以延長車輛使用壽命并減少維護需求。
PART/1
VPG虛擬試驗場分析耐久疲勞
1虛擬試驗場載荷譜獲取方法
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在VPG虛擬試驗場模塊導入整車模型以及路面模型
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載荷譜計算
強度耐久性能作為整車重要的屬性性能,耐久屬性的開發需要精確的工況載荷輸入,傳統的耐久載荷輸入需要借助物理樣車通過傳感器進行測試。
基于虛擬試驗場仿真技術將真實路面轉化成具有真實路面特征的虛擬路面,在虛擬軟件環境下,建立整車虛擬樣機,在虛擬環境下模擬仿真實車在試驗場虛擬路面上以不同的速度進行運動,從而獲得整車不同節點處的載荷譜,支持整車強度耐久屬性的開發。
2VPG虛擬試驗技術路線
VPG軟件在開發前期可以快速精準的預測整車強度耐久載荷,支持整車強度耐久性能的開發。整車耐久性開發中的虛擬試驗技術路線主要包括輪胎測試及建模、整車數字化路面建模、整車虛擬模型建模及整車虛擬路譜載荷提取等步驟。
展開 “基于虛擬試驗場的混凝土攪拌運輸車結構件疲勞仿真分析”.
由于現在的車輛使用道路及工況非常繁多,當路面激勵傳遞到車身后,車身各處的響應是不盡相同的,若某處結構相對較弱,變形較大,則會容易引起干涉,出現磕碰掉漆的現象,除此之外,如果雙方材料不兼容,還很容易出現異響的問題。當然,這跟產品零件的質量、匹配精度以及尺寸公差等也是有很大的關系的。
如何解決這一問題?
目前主機廠普遍是采用項目后期道路測試的方式進行檢驗彌補這些問題,作為這種方法的替代,我們可以在設計階段預測車身動態干涉風險的位置,并進行設計調整及優化,盡量避免出現動態干涉的現象。同時,也可以進行問題復現,模擬真實場景,解決后期試驗出現的問題。
使用自主開發的DIA系統解決方案開展預測車身動態干涉現象
DIA系統主要是用來研究和解決低頻條件下各種車身動態干涉現象。使用該系統可以詳盡的模擬整車在不同路面工況下運動情況,并能可視化的看到開發人員關注的子系統或者零部件間的相對運動,同時可以通過優化診斷模塊進行原因查找,為如何優化結構設計提供明確的方向。
在本項研究中,研究對象可以為零部件、子系統或整車系統,場景為多條路面,可在早期采用虛擬路譜作為輸入(無需實車采集)。現以汽車行李箱蓋系統為例作簡單說明。
場景:在比利時路上行李箱蓋系統和車身間出現磕碰掉漆和異響的現象。
整車虛擬路面仿真
在本研究中,研究人員通過仿真優化行李箱蓋本身的結構。我們力圖降低在行駛過程中出現行李箱蓋與車身磕碰的風險。在基礎設計中,從仿真結果看,最大相對位移超出了標準公差,容易發生磕碰和異響。根據診斷優化模塊的結果,通過改變結構設計,磕碰和異響的風險明顯降低。所以,在設計早期開展類似的研究,對降低車身動態干涉現象的風險有很大幫助,能夠避免后期更改帶來的問題。
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虛擬路面的最新內容
基于虛擬試驗場仿真技術將真實路面轉化成具有真實路面特征的虛擬路面,在虛擬軟件環境下,建立整車虛擬樣機,在虛擬環境下模擬仿真實車在試驗場虛擬路面上以不同的速度進行運動,從而獲得整車不同節點處的載荷譜,支持整車強度耐久屬性的開發。
2VPG虛擬試驗技術路線
VPG軟件在開發前期可以快速精準的預測整車強度耐久載荷,支持整車強度耐久性能的開發。
整車虛擬路面仿真
在本研究中,研究人員通過仿真優化行李箱蓋本身的結構。我們力圖降低在行駛過程中出現行李箱蓋與車身磕碰的風險。在基礎設計中,從仿真結果看,最大相對位移超出了標準公差,容易發生磕碰和異響。根據診斷優化模塊的結果,通過改變結構設計,磕碰和異響的風險明顯降低。
假設模擬虛擬的路面是剛性的,在賦予材料后,可以通過Interaction模塊下給部件強行轉為剛體結構,或者直接建立這個模型為離散剛體,兩種方法得到目的是一致的。
車輪內圈面與rp參考點剛性耦合。
路面施加固定約束,車輪與路面分開微小的距離0.1,然后分為“壓臺”和“行走”兩步加載。
虛擬路面仿真分析
整車調試最重要的工作是進行參數靈敏度分析,基于扭曲路進行了影響應力的關鍵參數靈敏度分析,包括扭曲路橫向坡道、輪胎胎壓、整車偏心、一二橋板簧限位塊、攪拌筒與減速機連接襯套剛度;基于搓板路進行了影響振動的關鍵參數靈敏度分析,包括輪胎阻尼和板簧阻尼比。
王承凱
Hexagon | MSC Software中國區技術經理,碩士畢業于華中科技大學機械電子專業,負責多體動力學軟件和系統仿真軟件技術支持等工作,先后完成“車輛動力匹配系統節能研究”、“基于虛擬路面的工程車輛疲勞研究
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
Adams商用車虛擬路面仿真
這里面一般有兩個步驟:一是獲取路面的不平度原始數據,而是通過數據處理的方法把不平度數據轉化為虛擬路譜。路面不平度的還比較好獲取了,找到一個有相關技術能力的路譜掃面供應商掃描即可。再進行轉換成路譜。拿到的原始數據一般為路面的高程數據,需要轉化為虛擬路譜,即位移的功率譜密度函數(PSD)。
在本案例中,創建了車輛的多體模型和虛擬測試路面,來預測懸架系統(圖1)中3 個主要部件的耐久性響應。這些部件被定義成柔性體,來研究幾何尺寸和材料特性的不確定性對耐久性響應的可靠性的影響。可靠性分析的結果被用來改進懸架耐久性表現,減少耐久性由于幾何尺寸和材料特性不確定性帶來的波動。
LMS數字 試驗場方法可通過對車輛行駛過程進行逼真仿真來預測軸頭的載荷,模型中包括虛擬的輪胎力學模型和數字化的虛擬路面。對于過于復雜或成本過高難以數字化的試 車路面,LMS Virtual.Lab耐久性可以提供另外一種合理的選擇,即LMS混合路面。混合路面法合并前一代車輛路面試驗獲得的道路載荷和新車型的仿真模型,生成 用于新車型疲勞計算的軸頭激勵信號。