基于VPG 的整車平順性仿真

本章主要介紹了通過VPG 軟件簡化建立整車模型過程的方法，分別從懸架、輪胎、裝配(含車身) 和路面四大方面借助VPG 軟件的優(yōu)勢功能建立起了整車模型，并定義了各材料類型、接觸類型和邊界條件，為后續(xù)進行平順性仿真分析奠定了基礎(chǔ)。

3　平順性仿真過程

從乘坐舒適性的角度出發(fā)，汽車的平順性主要取決于人體所暴露于的全身振動環(huán)境的情況。鑒于人體對振動響應(yīng)的復(fù)雜性，國外科研人員圍繞振動評價方法從20 世紀30 年代起便進行了大量研究。下面就簡單對常見的幾種平順性評價方法進行介紹。

1) ＩＳＯ2631—1974/1985: 該標準用三分之一倍頻帶加速度均方根值對1 ~80Ｈｚ 范圍內(nèi)人體對振動之響應(yīng)的暴露極限、疲勞—工效降低極限和舒適降低極限做出評價。20 世紀90 年代前，這種方法應(yīng)用得很多，但后來逐漸被實踐與理論拋棄，當今使用得較少。

2) 吸收功率法: 該方法認為，人體對振動之響應(yīng)與人體所吸收的能量有關(guān)，最早由Ｌｅｅ Ｒ.Ａ.和Ｐｒａｄｏｋｏ Ｆ.于1968 年提出。該方法通過人體與振動體系接觸處的力和速度來計算吸收功率，進而評價其平順性。該方法通行于北約和美國軍方。

3) ＢＳ6841—1987: 這是英國標準組織制訂的測量評價方法，始于1987 年。該方法認為，人體振動反應(yīng)關(guān)乎頻率，并給出頻率加權(quán)系數(shù)。另外，ＢＳ6841 從行為、健康、舒適、感知以及暈車共計五方面對評價人體所受振動影響提出指導(dǎo)意見。

4) ＩＳＯ2631—1997: 是ＩＳＯ 頒布于1997 年的較新標準，也是現(xiàn)行評價法，它由ＢＳ6841 基礎(chǔ)上修改得到。其與ＢＳ6841 都為業(yè)界廣泛接受與認可，來作為全身振動的評價準則。
 

我國所制訂的國標車輛平順性評價方法參考了ＩＳＯ2631與吸收功率法，是二者的結(jié)合。這一評價法雖在一定程度上與國際接軌，但仍有如下值得關(guān)注的問題:

1) 單純借鑒國外數(shù)據(jù)，較少去關(guān)心時域下振動極值因子。

2) 對車內(nèi)座椅面之外的振動不怎么關(guān)心。

3) 對軸加權(quán)系數(shù)這一指標，國標并未完全遵從國際標準。雖然ＧＢ4970-1996 與ＩＳＯ2631 評價健康的軸加權(quán)系數(shù)相同，但二者評價舒適性的軸加權(quán)系數(shù)并不同。此外，ＩＳＯ2631 指出，若無法測出靠背振動時，可將座椅面水平振動的系數(shù)修正為1.4。但ＧＢ4970 的依據(jù)并不明確，且其對平順性的評價所依據(jù)的客觀值與舒適之間的聯(lián)系較籠統(tǒng)。

在實際研究和試驗過程中，按分析域的不同，又可將平順性分析研究方法分為時域分析和頻域分析。

時域分析是以振動加速度的時間歷程信號作為研究對象，這種方法可精準反映出選定方向的振動劇烈趨向，分析結(jié)果與實車試驗方便比較，同時還可以在非線性平順性分析中派上用場。可是，實際中的時域信號變化得很快，這對得出結(jié)果有影響，這時往往要以傅里葉變換來做頻域分析。

頻域分析是在時域加速度信號基礎(chǔ)上求出功率譜密度值進行分析。理論上它也可以由路面功率譜和汽車模型的頻率響應(yīng)函數(shù)求出。頻域分析優(yōu)點在于，可以直觀看出指定頻率或頻段上振動能量密度的分布。這樣一來就可以由不同頻率振動信號給乘員帶來的敏感程度進行評價，找出不舒適的頻段，從而避開有害的振動頻率，這樣的評價分析更加全面，且便于研究各參數(shù)帶來的影響，是我們喜歡的分析方法。

在經(jīng)過前述對評價方法和國內(nèi)評價現(xiàn)狀的簡要介紹后，結(jié)合實際仿真的需求，本文擬分別在時域和頻域信號下，采用主觀評價和以總加權(quán)加速度均方根值為評價指標的客觀評價相結(jié)合的評價方法，并參考了ＩＳＯ 2631—1991 和ＧＢ/ Ｔ4970—1996 中“汽車平順性隨機輸入行駛試驗方法” 對車輛的平順性所作的評價，對本文所建立的某款轎車模型在Ｃ級路面勻速行駛的仿真過程進行客觀與主觀相結(jié)合的平順性的評價。具體過程見下列步驟: