基于VPG 的整車平順性仿真

通過VPG 中的質(zhì)量計算功能(ＣＡＬＣＵＬＡＴＥ ＭＡＳＳ) 還可測得懸架、輪胎和車身的總質(zhì)量為1334ｋｇ，前軸載荷41.3％，后軸載荷58.7％。同時，將整車的其他部件(例如發(fā)動機、變速器、驅(qū)動橋等) 的質(zhì)量用一質(zhì)點表示，附加到車身上，同時確定整車質(zhì)心坐標，可直接在模型上選中理想節(jié)點。最后，通過依次點擊Ｐｒｅ/ ＬＯＡＤ ＣＡＲＤ/ ＧＲＡＶＩＴＹＰＡＲＴ，在模型中建立一個重力場，重力加速度值定為9.81，單位默認為ｍ/ ｓ2 。圖15 即為最終完成的整車VPG 有限元模型。

圖15　整車VPG 模型

2.4　路面模型的建立

在平順性仿真過程中，不同的路面譜勢必造成非線性振動響應的差異，依據(jù)«汽車理論» 的敘述，路面不平度是路面相對于某基準平面的高度。隨著道路走向長度的變化，路面或微小或明顯的高低起伏是引起車輛振動的最主要激勵源。

對于車輛振動系統(tǒng)的輸入，除了路面不平度這一參數(shù)，還應考慮車速這個因素，因為汽車輪胎乃至懸架對路面輸入的響應還離不開汽車行駛速度的影響。當車速為ｖ，路面空間頻率為ｎ 時，輸入時間頻率ｆ 可由式(4) 求得。

ｆ ＝ ｎｖ (4)因此，根據(jù)車速ｖ，可將空間頻率譜密度Ｇｑ(ｎ)換算成時間頻率譜密度Ｇｑ(ｆ)。對Ｇｑ(ｆ)求導，還可得到速度功率譜密度，它們都為常數(shù)。

由ＧＢ/ Ｔ 7031—1986 規(guī)范可知，平順性試驗的車輛要行駛于Ｂ 級瀝青路面或者C級礫石路面。本文將采用國標Ｃ級路面做仿真試驗。

之所以如此選擇是為了利用VPG 軟件數(shù)據(jù)庫。本文需要建立的國標C級波紋路面仿真路面模型正相當于美國ＭＧＡ 標準下的Ｐａｖｅ 路面。因此我們采取如下操作: 依次點擊Ｒｏａｄ Ｍｅｎｕ/ ＳＥＬＥＣＴ ＦＲＯＭ ＬＩＢＲＡＲＹ/ ＰＡＶＥ ＳＵＲＦＡＣＥ/

ＦＩＸＥＤ，即可直接調(diào)用所需的波紋路面。如果路面在創(chuàng)建后和懸架的位置關(guān)系不正確，可以用ＭＯＶＥ ＲＯＡＤ 命令重新定位。圖16 即為本文所建的路面模型。

圖16　ＭＧＡ 標準礫石路面模型

完成路面的定位后，還需對輪胎與路面的接觸進行定義。這么做的原因在于，VPG 實現(xiàn)輪胎與路面間的傳力，需要定義它們間的接觸運算。本文選用的路面與輪胎之間的接觸類型為Ｃｏｎｔａｃｔ＿Ａｕｔｏｍａｔｉｃ＿Ｎｏｄｅｓ＿Ｔｏ＿Ｓｕｒｆａｃｅ (即單向接觸)，接觸算法采用罰函數(shù)法(Ｐｅｎａｌｔｙ Ｍｅｔｈｏｄ)。在VPG 中依次序點擊Ｐｒｅ/ ＣＯＮＴＡＣＴ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ/ ＣＲＥＡＴＥ 來創(chuàng)建接觸條件。首先，將路面作為主面(ＭＡＳＴＥＲ)，相應地將輪胎胎面定義為從面(ＳＬＡＶＥ)。需指出的是，對接觸分析中涉及的較復雜情況，采取在定義時應盡量使用自動接觸的策略，從而盡量減少對接觸方向人為的干預； 接著，將靜摩擦系數(shù)(ＦＳ) 和動摩擦系數(shù)(ＦＤ ) 之值都設定為0.7； 此外，由于在生成路面時已經(jīng)選擇了ＦＩＸＥＤ 類型，即相對車身的速度為0，故無需再對路面的邊界條件進行定義。最終成型模型為圖17。

圖17　最終成型