汽车试验学第9章 汽车虚拟试验技术

第一节 汽车虚拟试验场
• VPG除了为用户提供大量的标准模型,还模块化了 软件集成环境。它将整个软件分成VPG/Pre2Post 模块、VPG/Structure 模块以及VPG/Safety模块。 VPG有强大的建模能力，标准模型数据库化。
第一节 汽车虚拟试验场
• 对整车非线性分析，VPG轮胎模型是特别关键的。 VPG 数据库有特别丰富的轮胎模型描述，以适应车身 疲劳和寿命分析、振动噪声的NVH 研究、动力学分 析的需要。用于车身疲劳和寿命分析的轮胎模型可以 通过内部函数构造轮胎模型、从轮胎库中直接选取和 直接输入试验模型数据。
四、汽车运动学及动力学仿真试验
• ADAMS-软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力 库，创建完全参数化的机械系统几何模型．其求解器采用 多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统 动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力 学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。 ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范 围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 • ADMAS/CAR是专门用于汽车建模的仿真环境。在 ADAMS的产品线里，它属于面向专门行业和基于模板的 建模和分析工具，另外两个类似的产品是ADAMS/Rail和 ADAMS/Aircraft，分别是用于铁道车辆和飞机的建模仿真 工具。 • 在ADAMS/CAR里模型由3级组成：模板（Template）、子 系统（Subsystem）和总成（Assembly）。
为结果和信息指定一个输出 （OUTPUT）文件
获取疲劳分析结果
二、整车系统NVH 分析
• NVH是指Noise（噪声）、Vibration（振动）和 Harshness（声振粗糙度），由于三者在车辆等机械中是 同时出现且密不可分。声振粗糙度是指噪声和振动的品 质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用 客观测量方法来度量。由于声振粗糙度描述的是振动和 噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness为不平顺 性。又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使 人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击 特性 • （一）汽车NVH特性研究的建模和评价方法 • 研究汽车的NVH特性首先必须利用CAE技术建立汽车动 力学模型，目前有多体系统动力学方法、有限元方法和 边界元方法等几种比较成熟的理论和方法。
第一节 汽车虚拟试验场
• 二、VPG组成 • VPG采用美国MGA 汽车试验场路面数据库：交替摆动路 面（Alternate Roll）、槽形路（Pothole Tracks）、鹅卵石 路（Cobblestone Tracks）、 大扭曲路（Body Twist Lane）、 波纹路（Ripple Tracks）、 搓板路 （Washboards）、比利 时石块（Belgian Block） 等道路模型，见图9-2。用户也 可使用并保存自定义的路面或者利用已有的数据构造特定 的路面模型。
四、汽车运动学及动力学仿真试验
• 根据汽车碰撞安全性的要求，试验方法可以分 为实车碰撞试验、滑车模拟碰撞试验和台架试 验三类。其中实车碰撞试验和真实汽车碰撞事 故情形最为接近，其试验结果说服力最强，是 综合评价汽车碰撞安全性能的最基本方法。其 他两类试验都是以实车碰撞的结果为基础，模 拟碰撞环境的零部件试验。
第一节 汽车虚拟试验场
• 研究碰撞试验的假人模型： • VPG内置FTSS假人、LSTC假人和VPG假人。从VPG 中调整假人的坐姿非常方便，而且可考虑到人体的实 际情况，对各种关节的转动角度进行了内部限制，无 需用户干预，就可以避免发生不实际的转动角度。
第二节
汽车虚拟试验
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一、整车系统疲劳寿命分析 二、整车系统NVH 分析 三、虚拟碰撞试验 四、汽车运动学及动力学仿真试验
三、虚拟碰撞试验
• 根据汽车碰撞安全性的要求，试验方法可以分 为实车碰撞试验、滑车模拟碰撞试验和台架试 验三类。其中实车碰撞试验和真实汽车碰撞事 故情形最为接近，其试验结果说服力最强，是 综合评价汽车碰撞安全性能的最基本方法。其 他两类试验都是以实车碰撞的结果为基础，模 拟碰撞环境的零部件试验。
三、虚拟wenku.baidu.com撞试验
第一节 汽车虚拟试验场
• VPG是ETA公司与各大汽车厂商合作，开发出的 整车仿真软件（如图），是专门针对整车分析而 开发的CAE仿真环境，可以进行整车的防撞性、 安全性、NVH和耐久性、等分析。VPG提供的模 型库、工具库及固化专家经验的自动化技术可将 整车仿真过程中的人员数量及其工作量降到最低。
一、整车系统疲劳寿命分析
打开一个新的或空的 VPG数 据库
从VPG主菜单（Main Menu ）中选择疲劳（FATIGUE）
• VPG分析疲 劳耐久性 的步骤见 图
为应力源、单位和材料选择参数
选择包括应力数据的 D3PLOT， ELOUT或Punch 文档
选择计算中将包括的部件和元件
选择材质并将其运用到部件上
二、整车系统NVH 分析 • （二）NVH分析 • 应用VPG技术，可在时域分析的基础上进行汽 车的振动、噪声和舒适性分析评价，获得模态/ 频率，噪声和声学响应分析的解决方案。 • 故整个分析过程的内容包括NVH分析模型的建 模方法、分析结果的FFT变换、关键频率的确定、 对应振型的显示方法、原设计的改进方法、改 进效果的评估等内容。
汽车试验学
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东北林业大学交通学院
主讲教师：
第九章
汽车虚拟试验技术
• 第一节 • 第二节
汽车虚拟试验场 汽车虚拟试验
第九章
汽车虚拟试验技术
• 第一节 汽车虚拟试验场
• 一、VPG技术简介 • 二、VPG组成
第一节 汽车虚拟试验场
• 采用CAE分析可在尚未做出样车之前模拟部件甚 至整车的性能，避免了反复进行“设计—试制— 测试—改进—再试制”的过程，缩短了开发周期， 提高了设计质量，降低了开发成本。 • 一、VPG技术简介 • 1995年ETA（Engineering Technology Associates, Inc.）公司提出VPG（Virtual Proving Ground，汽 车虚拟试验场）技术，构制统一平台，简化建模 过程，引入虚拟试验场，从而只需建立一个整车 模型（过程简单），能在汽车真实试验条件（真 实路面载荷）下，进行整车非线性虚拟样机仿真， 达到动态参数设计的目的。