虛擬路面的案例
Adams整車載荷分解
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
Adams商用車虛擬路面仿真
基于CAxWorks.VPG虛擬試驗場模塊的裝甲車耐久疲勞：壕溝、彈坑路、陡坡全場景覆蓋
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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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編輯
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 案例分享 | 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
“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”.
車輛部件磕碰異響的仿真解決方案
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。
展開 直播課程 | 動力總成全系統、時頻域創新NVH解決方案
05/講師簡介
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”、“車輛VPG技術研究” 等數十個項目。
LMS Virtual.Lab Durability 耐久性分析軟件總體介紹
精確系統載荷仿真 -
LMS Virtual.Lab耐久性提供完全數字試驗場和仿真與試驗相結合的混合路面兩種方法，在真實汽車原型產生之前就預測出部件的邊界載荷條件。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。
分析流程的自動化 -
LMS Virtual.Lab耐久性提供從零開始定義一個完整耐久性分析工況的所有自動操作功能。功能強大的LMS Virtual.Lab工具箱可定義模板、有效實現載荷和后處理準備的自動化操作，使用戶受益匪淺。此外，自動操作功能還能提供廣泛靈活的操作來實現與外 部優化工具的交互。
展開 車輪碾壓路面滾動行走仿真基礎 ￥1
為了模擬車輪壓馬路的效果，建立車輪和路面簡化模型。
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。
step1：車輪下壓0.11與路面接觸
step2：車輪行駛方向釋放，繼續保持下壓量，然后施加旋轉位移，旋轉方向根據右手原則規定。
分析結果
LMS Virtual.Lab Motion_方法介紹14--使用Motion設計獨立懸架
他們提出的創新性懸架設計概念使得車輛在粗糙的路面高速行駛，而且符合駕駛員振動舒適性國家級標準。工程師使用LMS Virtual.Lab Motion多體動力學軟件“駕駛”仿真模型在虛擬的路面上行駛，能夠在開發早期快速地判定平順性和操控性。這樣，他們能夠準確地預測整車的載荷和振動特性，發現問題根源，同時不斷地修改懸架設計，使其適于在崎嶇的路面上更平穩的行駛。由此可以看出，仿真軟件在Timoney公司產品開發中扮演了重要角色，提高了牽引車生產力，使公司在激烈的市場競爭中脫穎而出。
文檔下載：
Timoney Technology采用LMS Virtual.Lab Motion設計獨立懸架.pdf
更多下載資料請關注百度網盤LMS_VL_Motion，Moiton交流群：324201728
展開 OPTIMUS_整車懸架系統生命周期優化
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。通過可靠性設計方法，工程師在設計中定義控制參數、信號參數和噪聲參數能夠更好地了解輸入參數的不確定性給產品性能帶來的影響。基于分析的結果，產品的可靠性可以被分析并改進。
問題闡述
在本案例中，對車輛懸架系統的疲勞進行了研究，目的是改進其可靠性。由此，本案例對積累疲勞超出一個選定的界限的概率進行了分析和優化，來滿足設計要求。為了實現這個目標，本案例選擇了一些設計參數，通過LMS Virtual.Lab 中的多體和耐久性仿真模塊和CATIA V5，評估了所關注的部件（圖2）上的最大積累損傷。考慮到部件幾何尺寸的變化， 在CATIA V5/LMSVirtual.Lab 中創建了自動網格更新的流程。此外，為了減少整個優化過程中的總體計算量，本案例中采用了一個由試驗設計（DOE）、響應面模型（RSM）和優化結合起來的混合優化流程。
使用到的軟件工具
? Noesis OPTIMUS
? LMS Virtual.Lab Motion
? LMS Virtual.Lab Structure
? LMS Virtual.Lab NVH
? LMS Virtual.Lab Durability
? CATIA V5 GPS
? Microsoft Excel
? MSC.Nastran
展開 Siemens PLM Software最新振動噪聲試驗技術及機電液一體化仿真技術交流會
Siemens PLM Software最新振動噪聲試驗技術及機電液一體化仿真技術交流會2014-09-18 LMS中國
會議亮點：
新一代超輕便智能數據采集系統LMS SCADAS XS現場演示
手持式實時聲源定位測試系統LMS Soundbrush現場演示
LMS Test.Lab聲源識別技術在發動機行業的應用
LMS Imagine.Lab Amesim機電綜合、能量管理與熱管理解決方案
基于一維系統仿真的汽車、重工成功案例
LMS多體動力學平臺級集成解決方案
車輛動力學最新專業仿真工具
多體實時（硬件在環）先進技術應用
最新的混合路面與虛擬試驗臺架解決方案
為推進國內汽車及零部件、航空航天、家電、工程機械等行業振動噪聲測試和機電仿真技術的發展，Siemens PLM Software將于 9月24-25日在沈陽舉辦為期一天半的"最新振動噪聲試驗及機電液一體化仿真技術交流會"。
在此次技術交流會中，您可以全面了解相關的最新技術：
Siemens PLM Software工程師將詳細介紹系統的故障診斷和科學的工程方法，如何解決實際工作中遇到的振動、噪聲問題，結合LMS試驗解決方案，交流會上將深入講解振動噪聲相關試驗技術和分析方法，以及如何在開發過程中，更有效地優化產品振動噪聲性能。
同Siemens PLM Software工程師會詳細介紹LMS多體動力學平臺級解決方案、專用的車輛動力學最新仿真工具、多體動力學非線性耦合仿真技術、多體半實物仿真先進技術、混合路面和虛擬試驗臺架解決方案和疲勞仿真最新技術等。
展開 
[用戶培訓]7月17日振動噪聲測試和多體疲勞仿真技術研討會
同時LMS工程師會詳細介紹LMS多體動力學平臺級解決方案、多體動力學非線性耦合仿真技術、多體半實物仿真先進技術、混合路面和虛擬試驗臺架解決方案和疲勞仿真最新技術等。結合LMS多體動力學解決方案，交流會上將深入講解如何在實際工作中進行結構、電氣、傳動（液壓）、試驗等多學科耦合仿真，結構非線性仿真，半實物仿真等先進技術，以及如何在產品研發過程中，更全面地優化產品性能。
在此次巡回技術交流會中，您可以全面了解振動噪聲測試工程的最新技術，LMS工程師將詳細介紹系統的故障診斷和科學的工程方法，如何解決實際工作中遇到的振動、噪聲問題。結合LMS試驗解決方案，交流會上將深入講解振動噪聲相關試驗技術和分析方法，以及如何在開發過程中，更有效地優化產品振動噪聲性能。
在此系列專題研討會上，我們還將隆重推出全新的輕便智能數據采集系統LMS SCADAS XS。
展開 虛擬路譜激勵的整車路躁仿真核心技術問題
CDtire 模型和構建層數原理圖
2.虛擬路譜的獲取
虛擬路譜是激勵源，需要把路面的不平度轉化為虛擬路譜進行加載。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）。
NVH虛擬路譜的獲取
3.虛擬路譜分析工況的建立
整車模型有了，虛擬路譜也準備好了，但如何設定工況進行加載呢？首先，激勵數據為位移的功率譜密度函數，所以整個仿真的結果也應該是聲壓或者加速度的功率譜密度函數。其次，該分析本質上也應該是頻響分析SOL111。同時，考慮到一個輪胎上不止一個激勵點，也應該考慮不同點之間的激勵的先后順序。最后，左右輪之間的激勵的相關關系也要考慮進去。
4.仿真結果的處理和與實驗的對比
仿真的結果其實是聲壓或者加速度的功率譜密度函數，首先需要把該結果轉化為dB（A）（聲壓結果的話）或者real（加速度結果）值。這個轉化得到的結果就可以與實驗處理的結果進行曲線對比了。其次，實驗一般會有一個頻率段內的RMS有效值，仿真也應該根據結果曲線，處理得到該值，并與實驗的RMS值進行比較。
本文轉載自微信公眾號：誤入CAE的程序員
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