基于VPG 的整車平順性仿真

通過(guò)VPG 中的質(zhì)量計(jì)算功能(ＣＡＬＣＵＬＡＴＥ ＭＡＳＳ) 還可測(cè)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(shí)，將整車的其他部件(例如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、驅(qū)動(dòng)橋等) 的質(zhì)量用一質(zhì)點(diǎn)表示，附加到車身上，同時(shí)確定整車質(zhì)心坐標(biāo)，可直接在模型上選中理想節(jié)點(diǎn)。最后，通過(guò)依次點(diǎn)擊Ｐｒｅ/ ＬＯＡＤ ＣＡＲＤ/ ＧＲＡＶＩＴＹＰＡＲＴ，在模型中建立一個(gè)重力場(chǎng)，重力加速度值定為9.81，單位默認(rèn)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(guò)程中，不同的路面譜勢(shì)必造成非線性振動(dòng)響應(yīng)的差異，依據(jù)«汽車?yán)碚?raquo; 的敘述，路面不平度是路面相對(duì)于某基準(zhǔn)平面的高度。隨著道路走向長(zhǎng)度的變化，路面或微小或明顯的高低起伏是引起車輛振動(dòng)的最主要激勵(lì)源。

對(duì)于車輛振動(dòng)系統(tǒng)的輸入，除了路面不平度這一參數(shù)，還應(yīng)考慮車速這個(gè)因素，因?yàn)槠囕喬ツ酥翍壹軐?duì)路面輸入的響應(yīng)還離不開(kāi)汽車行駛速度的影響。當(dāng)車速為ｖ，路面空間頻率為ｎ 時(shí)，輸入時(shí)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(shí)間頻率譜密度Ｇｑ(ｆ)。對(duì)Ｇｑ(ｆ)求導(dǎo)，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(yàn)的車輛要行駛于Ｂ 級(jí)瀝青路面或者C級(jí)礫石路面。本文將采用國(guó)標(biāo)Ｃ級(jí)路面做仿真試驗(yàn)。

之所以如此選擇是為了利用VPG 軟件數(shù)據(jù)庫(kù)。本文需要建立的國(guó)標(biāo)C級(jí)波紋路面仿真路面模型正相當(dāng)于美國(guó)ＭＧＡ 標(biāo)準(zhǔn)下的Ｐａｖｅ 路面。因此我們采取如下操作: 依次點(diǎn)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?。停牵?標(biāo)準(zhǔn)礫石路面模型

完成路面的定位后，還需對(duì)輪胎與路面的接觸進(jìn)行定義。這么做的原因在于，VPG 實(shí)現(xiàn)輪胎與路面間的傳力，需要定義它們間的接觸運(yùn)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(diǎn)擊Ｐｒｅ/ ＣＯＮＴＡＣＴ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ/ ＣＲＥＡＴＥ 來(lái)創(chuàng)建接觸條件。首先，將路面作為主面(ＭＡＳＴＥＲ)，相應(yīng)地將輪胎胎面定義為從面(ＳＬＡＶＥ)。需指出的是，對(duì)接觸分析中涉及的較復(fù)雜情況，采取在定義時(shí)應(yīng)盡量使用自動(dòng)接觸的策略，從而盡量減少對(duì)接觸方向人為的干預(yù)； 接著，將靜摩擦系數(shù)(ＦＳ) 和動(dòng)摩擦系數(shù)(ＦＤ ) 之值都設(shè)定為0.7； 此外，由于在生成路面時(shí)已經(jīng)選擇了ＦＩＸＥＤ 類型，即相對(duì)車身的速度為0，故無(wú)需再對(duì)路面的邊界條件進(jìn)行定義。最終成型模型為圖17。

圖17　最終成型