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基于道路谱的整车结构疲劳仿真 王朋波 引言 • 汽车结构疲劳耐久性能开发流程 ➢ 确定试验场路面和用户路面之间的关 联，即当量关系。 ➢ 根据当量关系，确定试验场耐久路试 的规则和里程目标。 ➢ 根据道路载荷，进行结构疲劳耐久仿 真分析和台架试验。 ➢ 在试验场道路进行整车疲劳耐久性能 试验。 • 在车辆开发初期即需要根据道路载荷对整车结构进行疲劳分析和优化 ➢ 路谱采集：用物理试验或者虚拟试验确定车辆试验场路面行驶时的载荷信号。 ➢ 数据处理：使用数据处理软件，对原始信号分割裁剪、去毛刺、纠正漂移、滤波等。 ➢ 载荷分解：使用多体动力学软件和虚拟迭代软件，得到各接附点的力和力矩。 ➢ 应力分析：使用有限元软件，进行准静态或动态分析。 ➢ 疲劳分析：使用疲劳仿真软件，进行时域或者频率疲劳分析。 目 录 一 道路载荷谱采集与分解 二 准静态多通道法疲劳分析 三 模态瞬态法路谱疲劳分析 四 频域疲劳分析 道路载荷谱采集与分解 • 整车载荷谱数据来源 • 利用企业数据库，进行概念设计分析 • 根据以往开发车型的相应数据积累，进行简单 的调整和协调，作为新开发车型的载荷输入。 • 依赖于数据的相似性，对车型变化非常敏感 • 数字样车，虚拟路面，仿真手段获取载荷 • 首先需要构建精确的整车多体动力学模型，其 中轮胎的模拟极为关键。 • 采用激光扫描的路面几何数据，建立路面模型。 • 其精度还有待提升，目前主要用于初期设计。 • 物理样车，实际道路，试验采集道路载荷 道路载荷谱采集与分解 • 路谱采集试验前需要考虑的相关事项 • 需要什么类型的信号？ • 采集哪些通道的信号？ • 采集哪些类型路面数据？ • 使用何种采集仪器设备？ • 轮胎六分力传感器 • 传统传感器：加速度计、位移 传感器、力传感器、应变片等。 道路载荷谱采集与分解 • 路谱采集试验准备 • 测试车辆通常使用改制的杂合车，不要求完全符合设计状态，但仍然需要满足一些基本要求。 • 部分悬架部件在装车之前要进分别进行应变、力、位移、力矩的标定，获得标定曲线。 • 应变片和传感器合理布置粘贴，其布置位置以相对坐标系给出。 • 六分力仪需要用合适的适配器安装在轮毂上，通常提前一个月进行适配器制作 道路载荷谱采集与分解 • 道路谱的采集 确定路谱采集路线 • 根据整车试验场耐久路试规范中的强化 坏路组合，制定道路载荷谱采集路线。 路谱采集 • 按照预定的车辆负载状态及采集路线要 求，进行所有路面、工况的数据采集。 • 每个路面每种负载情况都要有三次以上 的采样。 • 采集数据以通用RPCIII格式存储。 试验数据初步处理 • 对原始数据进行初步检查，删除无效数 据 • 对于标定过的应变通道，按照标定曲线 计算出各通道的载荷历程，取代原始试 验数据。 • 按采集时各典型路面时间分割点对各典 型路面进行分类裁剪。 道路载荷谱采集与分解 • 试验数据的其它处理 • 数据滤波