轿车底盘零部件耐久性虚拟试验方法研究--汽车工程

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图５副车架材料的ｓ．Ⅳ曲线
设置疲劳损伤累加原则为Ｍｉｎｅｒ法则，当损伤 的累加为１时结构失效；并用Ｇ００ｄｍａｎ法则对ｓ·Ⅳ 曲线进行修正。利用疲劳求解器ＦＦＡＬＡＮｃｓ完成副 车架的疲劳寿命预估，损伤云图如图６所示。
县 世 嚣 督
０．０
［１］任玉平．葛安林全电式ＡＭＴ选柔换耦挡系统摸棚控制方法［Ｊ
汽车技术２００４（８）．１１一１４．
３所 示。 图３ （２］牛毒王，方宗德，橱剑．电动型蛊动变速器Ａ螂１控制繁略［Ｊ
机械与电子２００５（３）５９—６１．
图２柔性体模型坐标描述
应用模态综合法生成结构的柔性体模型时，结
构的变形口通过正交模态振型的线性叠加得到。一 般情况下，模态振型可以通过有限元模型的静态求
正则 正则
一般 刚柔耦合系统的多体动力学方程可定义为 ｒ以
，１‰胪矗１ｌ
Ｑ。Ｉ （５） Ｌ‰ ｐ。 ＯＪＬ＾Ｊ
Ｊ 式中
肼。Ｍ—ｊＩｆ—ｊＩｆ。为模态质量矩阵（下标ｒ表 示刚
为模
位的信号 值，从而保证了选量换，挡执行机构快速准确
地完成换 挡动作。
为拉
在建
参考文献
立整车系统的多体刚体动力学模型之后， 将其
表１试验仪器和设备
名称 位移传感器 加速度传感器
应变计 测量轮 数据采集系统
型号 ＩｓＴ５００
ｌＣＰ ＫＹＯＷ＾ ＩＧＥＬＷＦｒ ＩＧＥＬ数据采集系统
制造商 塔Ｔ ＰＣＢ
ＸＹＯＷＡ ＫｉｎｌｅＰＩＧＥＬ 鼬ＢｌＩｅｒ．ＩＧＥＬ
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试验道路为定远汽车试验场耐久性强化道路， 由专业驾驶员驾车完成一个循环的道路载荷采集试 验。将采集得到的试验数据进行标定、消除奇异值、 摘除趋势顼，以及进行统计分析和数据平稳性检验 等，最终获得后续研究所需的有用数据。
１０ ４
１０ Ｓ
１１ ２
１１ ６
１２
时间居
图４悬架动挠度仿真和试验结果对比
３关键零部件疲劳寿命的仿真
在虚拟试验模型的刚柔耦合多体动力学仿真完
图６副车架损伤分布云图
应用相同的方法，计算得到后桥的疲劳损伤分 布云图，如图７所示。
根据副车架和后桥的损伤分布云图，可以确定 其疲劳破坏的薄弱位置；并以数字化的形式显示任 何单元的损伤值。还可以提取任何单元应力／应变 的时间历程函数，再结合有限元结构分析，可迸一步 研究和优化结构。
汽车工程 AUTOMOTIVE ENGINEERING 2007,29(11) 4次
参考文献(8条) 1.FERRY W B.FRISE P R Combining Virtual Simulation and Physical Vehicle Test Data to Optimize Durability Testing 2002 2.Aldridge Dustin S A General Process for Defining Product Durability Requirements[外文期刊] 2004(06) 3.Neuwirth E.Hunter K.Singh P Eeperience in Use of a Virtual Test Laboratory(VTL)for Dynamic Multi Body Simulation(MBS) of Full Vehicle Durability Testing[VDI-BERICHTE,Nr.1846] 2004 4.Carlbom Pellef Combining MBS with FEM for Rail Vehicle Dynamics Analysis[外文期刊] 2001(06) 5.Dittmann Klaus Joerg.Albfight F Josef.Leser Christoph Validation of Virtual Prototypes via a Virtual Test Laboratory 2002 6.Craig R R.Bampton M C C Coupling of Substructures for Dynamies Analysis 1968(07) 7.Du H Y Isaac Simulation of Flexible Rotating Crankshaft with Flexible Engine Block and Hydrodynamic Bearings for a V6 Engine[SAE Paper 1999-01-1752] 8.姚卫星 结构疲劳寿命分析 2003
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_qcgc200711016.aspx
２整车耐久性虚拟试验模型的建立及 其试验验证
２．１整车刚柔耦合虚拟试验模型的建立
着重介绍柔页性 ） 体建模的方法。对目标部件通过
有限元离散化处理，得到柔性体模型。对于柔性体
模４型上结任论意点￡的坐标（图２）可定义为
，＝矗＋Ａ（ｓ＋Ⅱ）
（１）
式中矗文为中参提考出点的相电对动 于式 全局 ＡＭ坐Ｔ选标换 系挡 鄹， 空Ｚ位的的位自 置动 ，Ａ检
误差／％
仿真七
垂向
试验倌
误差／％
最小值 一８．３ｌ 一日．９３
７ 一６．３５ 一６“
２ 一２４．０ｌ 一２３ ４５
３
最大值
Ｂ．７２ １０．７３９
１９ ６．１８ ６．１３
ｌ ２２ ２９ 加．舳
７
标准差 １．１６ １ ３９ １６ Ｏ ７９ １．１０ ２８ ４ ３７ｌ ４ ３５ ｌ
均方值
１．１６ １．４２
考虑到目标部件属于中高疲劳寿命范围，应用 孓Ⅳ曲线预估疲劳寿命”Ｊ。根据副车架和后桥的材 料属性分别设定其疲劳参数，然后采用应力一寿命法 估算疲劳寿命。副车架的材料疲劳属性（应力比 Ｒ＝一１）设定如下：疲劳极限６。＝８０ＭＰａ，对应的虬 ＝１０ ７，拉伸极限和压缩极限分别为４５０ＭＰａ和１ ２５０ ＭＰａ，ｓ＿Ⅳ曲线的斜率为７，表面状态修正系数口＝ Ｏ．９，尺寸修正系数口＝０．９，材料的孓Ⅳ曲线如图５ 所示。
引证文献(4条)
1.奚颖颖 浅析ANSYS在预防汽车燃油管泄漏中的作用[期刊论文]-北京汽车 2011(3) 2.曹正林.程稳正.霍福祥.魏德永 虚拟试车场技术预报载货汽车底盘耐久性研究[期刊论文]-汽车技术 2010(2) 3.高云凯.钟大伟.方剑光 车身载荷位移反求法中道路行驶载荷的采集及处理[期刊论文]-汽车技术 2012(9) 4.周泽.李光耀.成艾国.唐传 采用基于耦合测试的虚拟试验台架预测车身疲劳寿命[期刊论文]-汽车工程 2012(11)
解和特征值求解法获得，如式（２）一式（４）所述。
Ⅳ＝Ｈ＿＋球咖＝ｐｎ口。＋羹鬻。。鞋
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ｌ≤ｉ
ｌ≤一ｑ囊ｌ型＆－ｌ
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万方数据
在完 成虚拟试验模型调试后，结合试验结果来 进一 果修 致性 定不
１０００
汽车工程
２００７年（第２９卷）第ｌｌ期
模态截止频率为３００Ｈｚ。 ２．２．１轴头加速度信号的仿真和试验结果对比
１８ ０ ７９ １．１０
嚣
４ ３７
４” ｌ
２．２．２减振器位移仿真和试验结果的对比研究 仿真过程中还提取整车模型中４个减振器上下
套筒的相对位移（即悬架动挠度）．与试验过程中采 集得到的信号进行对比．其结果如图４所示。发现 两者的时域信号具有非常高的一致性。
成之后，将仿真计算得到的柔性体模型的模态参与 因子函数提取出来，作为目标部件有限元模型的边 界载荷条件，为疲劳损伤计算创造条件。 ３．１ 副车架和后桥疲劳寿命的仿真预估
仿真过程中提取悬架系统４个轴头位置处的加 速度响应信号，并和试验结果作对比研究，其中左前 轮轴头处具体的对比结果见表２。可知所有的相对 误差均在３０％之内，且对疲劳破坏影响最为严重的 垂向加速度误差在１０％之内。
表２左前轮轴头加速度响应信
号的仿真和试验结果对比
来自百度文库
通道
伤喜，ｇ
纵向
试验倌
误差／％
惦茸／ｇ
侧向 试验噜
万方数据
动；（２）副车架和后桥用有限元柔性化模型替 。虚拟模型仿真边界条件为：（１）设定车身固 正模型．使仿真结果与试验结果具有较高的一
步验证模型的准确性和有效性，并根据试验结
整车虚拟试验模型 合多体动力学模型，即整车虚拟试验模型，如图 中的副车架和后桥进行柔性化处理，可得到刚 格朗日系数，ｙ为雅克比系数。 纯为约束方程相对于各自广义坐标的雅克比，＾
态力向量，∥为广义力向量，ｇ为广义坐标向 体坐系，下标ｍ表示模态坐标系下同），Ｑ。
Ｌ７
ｉ。Ｉ＝ｌ
虬ｐ；］『ｉ，］ｒＱ’］
化处理以确保相互之间完全线性独立。 模态；（４）将上述结果综合起来，并完成振型的
求解计算；（３）求解边界载荷点固定状态下的
２０呻（Ｖ０ｌ ２９）Ｎ０．１１
陈栋华，等：轿车底盘零部件耐久性虚拟试验方法研究
万方数据
万方数据
轿车底盘零部件耐久性虚拟试验方法研究
作者：
作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
陈栋华， 靳晓雄， 周鋐， 金锋， 江学明， Chen Donghua， Jin Xiaoxiong， Zhou Hong， Jin Feng， Jiang Xueming 陈栋华,靳晓雄,周鋐,Chen Donghua,Jin Xiaoxiong,Zhou Hong(同济大学汽车学院,上海 ,201804)， 金锋,江学明,Jin Feng,Jiang Xueming(上海大众汽车有限公司,上海,201805)
为测局方部法坐可标以系方叫便ｚ地相查对找于出整选体换坐挡标空系位互值ｙｚ，的即变使换在矩变
阵速，器矢的量使ｓ用为过结程构未 中变 选形 换时 挡ｉ空相位对传于感参器考信点号的值位发置生，了
矢变量化Ｈ，为应结用构此的方变法形同量样，可矢以量准ｒ为确结地构确变定形并后校ｉ正相空对挡
于全局坐标系ｘｙｚ的位置。
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