基于虛擬驗證方法的試驗場轉(zhuǎn)場關(guān)聯(lián)技術(shù)

路軍凱 張曉倩 王香云 張鴻鈞

摘要：系統(tǒng)臺架試驗驗證是整車耐久性能開發(fā)最重要的驗證手段，如何建立系統(tǒng)臺架耐久規(guī)范之間的關(guān)聯(lián)性對于整車耐久性能開發(fā)顯得尤為重要。傳統(tǒng)的臺架耐久路試規(guī)范之間的關(guān)聯(lián)性分析主要依靠物理路試采集的方法，本文介紹一種基于VPG虛擬試驗場技術(shù)的驗證手段進行的臺架耐久規(guī)范轉(zhuǎn)場關(guān)聯(lián)的方法，基于多款虛擬整車模型在兩個虛擬試驗場路面上仿真計算耐久載荷，通過載荷譜的偽損傷和零部件損傷值進行試驗場轉(zhuǎn)場關(guān)聯(lián)分析，該方法具有項目周期短、成本低、精確度高等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：虛擬試驗場;試驗場轉(zhuǎn)場關(guān)聯(lián);偽損傷;系統(tǒng)臺架驗證

中圖分類號：TN407? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0029-02

1? 耐久臺架規(guī)范試驗場轉(zhuǎn)場理論基礎(chǔ)

現(xiàn)已知歐洲試驗場HPG整車耐久臺架驗證規(guī)范，需要建立中國鹽城試驗場YPG的整車耐久臺架驗證規(guī)范，使其耐久驗證強度與歐洲試驗場HPG的耐久強度保持一致。將以上的工程問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學問題，實際上就是求解矩陣方程，選擇中國鹽城試驗場YPG的道路類型并計算出相對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)，使兩個試驗場的耐久規(guī)范載荷激勵對于整車零部件結(jié)構(gòu)的損傷區(qū)域和損傷值保持同等水平。

2? 耐久臺架規(guī)范轉(zhuǎn)場技術(shù)流程

基于虛擬驗證方法的試驗場轉(zhuǎn)場技術(shù)流程基本包括（如圖1）：①轉(zhuǎn)場車型選擇;②試驗場道路初選;③虛擬載荷生成;④耐久臺架規(guī)范生成;⑤CAE方法虛擬驗證。

3? 試驗場耐久臺架規(guī)范轉(zhuǎn)場車型選擇

試驗場耐久臺架規(guī)范須涵蓋主機廠所有開發(fā)的車型（包括不同的懸架類型、輪胎尺寸、車輛軸距，車型載重、SUV和轎車）;本文試驗場耐久臺架規(guī)范轉(zhuǎn)場基于兩款車型進行關(guān)聯(lián)，這兩款車型可以涵蓋主機廠多數(shù)車型的整車參數(shù);兩款車型相關(guān)參數(shù)如圖2所示。

軸距（2620～2985mm）;輪距（1540～1666mm）;整車RTL配載重量（1963～2749kg）;載荷類型（5～7座）;懸架類型（麥弗遜式懸架、拖曳臂式懸架、雙橫臂式懸架和板簧多連桿式懸架）。

4? 鹽城試驗場臺架耐久道路選擇

在試驗場轉(zhuǎn)場關(guān)聯(lián)前保證耐久路面特征的基本一致，是耐久規(guī)范轉(zhuǎn)場關(guān)聯(lián)高精度的基礎(chǔ)。試驗場路面特征的一致可以保證整車耐久載荷的幅值、振動頻率以及損傷分布基本一致，有利于試驗場耐久路試規(guī)范轉(zhuǎn)場的強關(guān)聯(lián)和順利進行如圖3所示。

5? 基于VPG虛擬試驗場載荷仿真

整車多剛體模型包含懸架系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、專項系統(tǒng)、傳統(tǒng)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及高精度的3D輪胎模型Ftire，整車結(jié)構(gòu)件均采用柔性體代替，保證仿真精度和振動響應(yīng)的傳遞。整車ADAMS模型建模如圖4所示。

6? 整車零部件CAE虛擬驗證

通過整車測試通道偽損傷等效將歐洲試驗場的耐久臺架規(guī)范轉(zhuǎn)場至中國試驗場，需要通過CAE虛擬仿真的方法進行驗證，確保歐洲試驗場和中國試驗場耐久臺架規(guī)范對于整車車身底盤零部件的損傷是一致的。

將VPG虛擬試驗場技術(shù)仿真的載荷譜加載到整車關(guān)鍵零部件上仿真計算壽命，對比零部件的損傷區(qū)域和損傷峰值，同時對比關(guān)鍵通道的Level Cross曲線和PSD曲線，以保證載荷在時域下的載荷幅值特征和在頻域狀態(tài)下的能量體現(xiàn)。零部件疲勞結(jié)果云圖、Level Cross和PSD曲線對比如圖5所示。

由于篇幅所限，在此對兩款車型的CAE驗證結(jié)果不再一一展示，CAE驗證結(jié)果匯總?cè)绫?。

7? 結(jié)論

通過VPG虛擬載荷技術(shù)進行試驗場耐久臺架規(guī)范轉(zhuǎn)場關(guān)聯(lián)，不僅能夠保證整車各通道偽損傷的等效，而且可以進行CAE關(guān)鍵零部件疲勞仿真的對比驗證，提升了試驗場轉(zhuǎn)場關(guān)聯(lián)的精度;相對于物理驗證方法，VPG虛擬驗證的方法，成本更低，周期更短，人力投入更少，適合在整車耐久開發(fā)項目中推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1]Adams Help[G].

[2]Oskar. Danielsson《Influence of body stiffness on VD Characteristics in Passenger Car》 [C].

[3]郝鵬飛.基于Matlab與Adams的三維路面建模研究[J].機械科學與技術(shù)，2011，30（02）：327-330，335.