基于虚拟轴耦合道路模拟器的载荷分解技术研究

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整车疲劳耐久性能开发周期日益缩短,现已逐步演变为前期CAE分析,后期台架与道路试验共同验证的基本流程。在开发前期,零部件疲劳耐久分析需要输入基于真实耐久路面的边界载荷,整车疲劳载荷分解意义重大。本文结合某乘用车项目在实际产品开发中的疲劳载荷分解工作开展研究。研究建立了基于整车多体动力学模型和虚拟轴耦合道路模拟器的虚拟疲劳耐久测试系统,并以整车在试验场采集的载荷谱为模型输入条件,提取车辆模型的部件或子系统的计算载荷。通过与试验数据对比,表明各主要部件的载荷谱在时域、频域上变化趋势基本一致,载荷分解结果良好;各零部件在所有工况下的相对伪损伤保留比在0.52-1.85之间,符合整车耐久性开发要求。以石块路为分析工况,与虚拟迭代载荷分解技术进行对比,结果表明基于虚拟轴耦合道路模拟器的载荷分解精度达96.55%,显著高于虚拟迭代载荷分解精度的85.66%,且计算速度显著提升。研究表明,基于虚拟轴耦合道路模拟器提取的载荷精度既能满足整车及零部件的疲劳耐久分析要求,又能明显缩短整车疲劳耐久性能开发周期。本文的创新点主要包括以下四个方面:1)建立了基于虚拟轴耦合道路模拟器整车装配模型。此模型能够复现MTS329轴耦合道路模拟器的耐久试验过程,整车仿真模型采用了独特的车身控制模式,可以有效地抑制漂移现象。2)应用了先进的整车疲劳载荷分解流程。首先在试验场进行路谱采集,并对载荷谱编辑处理;其次应用ADAMS/Car建立整车刚柔耦合多体动力学模型和轴耦合道路模拟器,并在虚拟服务器下完成整车模型的装配;然后在ADAMS环境下加载道路载荷谱进行疲劳载荷提取。3)应用了多样化的载荷分解精度验证方法,包括时域对比分析、频域对比分析、相对伪损伤保留比阈值判定。4)与虚拟迭代载荷分解技术作对比,证明了基于虚拟轴耦合道路模拟器的载荷分解技术计算速度更快、精度更高。
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