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运用多体法对扭转梁后悬架进行建模 G. FICHERA, M. LACAGNINA and F. PETRONE 卡塔尼亚艾迪大学，瓦伦阿多利亚6，95100卡塔尼亚，意大利;电子邮箱：gabriele.fichera@ diim.unict.it（收稿2003年7月7日，从2004年4月27日接受修订） 摘要：多体系统分析已经成为计算轮载下汽车悬架的弹塑性运动学特征或实现复杂的整车模型去预测处理性能和NVH（噪声、振动与声振粗糙度SIMPACK的多体代码主要的悬架参数(角,外倾角,轴距和轨迹变化)计算改变车轮旅行和负载构件静态变形与(弹簧、、衬套等)变形通常可以忽略不计弹性体扭力梁弹性变形取决于车轮和所施加负荷影响悬几何特征的变化。 图1：扭转梁外壳和刚体元素的网格 表1：free-free模态分析的特征值 序 号 频 率 1 27.98 2 94.10 3 186.52 4 196.71 5 215.62 6 361.86 7 365.04 8 437.52 9 454.96 10 512.02 非线性有限元模型包括的其它悬架元素，比如：弹簧，缓冲块，底盘附件衬套，车轮轴承和减振器弹性力。它还包括静态子情况下运行的弹性运动学分析。这些子情况是由分配到车轮中心的垂直位移或外加负荷的命令组成的。结构的free-free模态分析是由线性有限元模型执行的。前十个特征值（不包括零频率刚体模式）列于表1。在多体模型中为了介绍扭转梁的弹性体，线性有限元模型也用于执行动态凝结。 3.多体模型 3.1.概述 悬架多体模型的弹性运动学分析包括： ?惯性系统，其代表为汽车底盘； ?视作弹性体的扭转梁； ?视作刚性体的其它悬架部件，比如：减振器，轮辋和轮胎环； ?连接力：弹簧，减震器，缓冲块，reboundstops，轮毂轴承，底盘附件衬套和轮胎垂直刚度； ?testrig分配的在车轮中心的垂直位移或载荷（侧向负载，调整扭矩，制动或牵引力）。 3.2. 视作弹性体的扭转梁 弹性体可以由接口程序(FEMBS)和有限元编码引入到一个SIMPACK的多体模型中。从一个特定的有限元结构分析的结果开始，接口程序生成的数据将输入到弹性体中。这些数据都以文本的格式储存在一个叫作标准输入的数据（SID）的文件中。弹性体在SIMPACK中的代码像其它商业多体代码一样，是基于： ?参考系得构建[1-3]：全部大量的非线性体随同微小的变形运动u(c, t),在它为变形的地方，矢量c从体的固定的参考系到弹性体的任何点； ?Ritz法（模态方法）：弹性位移u(c, t)表示为一个空间-依赖形状函数的线性组合和时间-依赖坐标： 这个弹性体的运动方程在多体系统中所需要的信息： ?附着点的位置和观测点（其中标志坐落于）；?刚体质量性能；?模式形状Φ（c）；?模态质量，刚度和阻尼矩阵，其坐标描述刚体运动的耦合矩阵。 该模态质量和刚度矩阵的计算是基于组成模式综合方法[4-6]。通过把弹性体的位移矢量u分解为一个包括附着点（主节点）的位移矢量um和一个包括其余节点位移（内部节点）的矢量的ui 运动方程的弹性体可以写成: 内部节点的位移可表示为在主节点位移的线性组合和某一数值的广义自由度。 广义的自由程度都与一个特殊的模态矩阵[Φ] =，其中包括几乎为全系统的特征向量约束数q。矩阵是长方形（qi=内部自由度数）如果涉及到非常高的频率的模式会被排除（它们的贡献往往忽略不计）。模态矩阵[Φ]的计算公式，通过求解特征值设置到零主节点位移（Um=0）获得。该转换矩阵[T]，利用公式（3）计算，用于获取系统减少的质量和刚度矩阵： 该模式的形状和减少几乎无约束系统的相应频率的计算特征方程求解如下： 矩阵计算所需的数学操作是通过有限元代码执行的。该过程分为两个步骤，它们都是单一的执行分析： 1. 主节点Um（在B集收集）的位移设置为零,整个几乎约束系统进行的模态分析，是为了计算模态矩阵[Φ]。这个数字，q的有效本征模，是选择在q集。一个内部节点的一定数量（在c集收集）可选择测量点和点的图形来表示。 2.减少的几乎无约束系统进行模态分析，以获得特征向量和相应的特征值，这应该是