[發明專利]一種基于軸耦合的車輛剛柔耦合動力學建模方法

在審

• 申請號: 202111360110.5
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114091302A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 鄒亮;鄒小俊;張寶;聞坤;古忠
• 申請（專利權）人: 南京依維柯汽車有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 周湛湛

本發明涉及一種基于軸耦合的車輛剛柔耦合動力學建模方法，可有效提高車輛動力學仿真精度，減少仿真與試驗之間的誤差。該方法包括如下步驟：建立不包含路面模型與輪胎模型的車輛多剛體動力學模型；建立車輛剛柔耦合動力學模型；建立具有三向位移輸入功能的虛擬試驗臺；實際道路工況采集軸頭與車架相對位移數據；車輛動力學仿真與模型校準。本發明綜合運用剛柔耦合動力學原理和有限元理論，建立基于軸耦合的車輛剛柔耦合動力學模型，解決了現有車輛動力學建模方法誤差大的問題，本發明的建模方法具有較高的適用性和可操作性，仿真結果具有較高的精度。

技術領域

本發明涉及一種基于軸耦合的車輛剛柔耦合動力學建模方法，屬于車輛動力學仿真技術領域。

背景技術

在進行車輛動力學仿真分析時，由于一些零部件彈性變形比較明顯，振動較大，如果依然將這些零部件當作剛性體看待，勢必會降低車輛動力學仿真精度。因此，需要將彈性變形大的零部件當成柔性體處理，建立剛性體與柔性體共存的車輛多體動力學模型。但是在建立零部件柔性體模型方面，目前多數建模方法均采用自由狀態下的模態中性文件，與實際狀態存在差異，降低了車輛動力學仿真精度。同時，目前多數的車輛動力學建模方法中都含有路面模型和輪胎模型，其中路面模型多采用二維隨機生成路面或三維虛擬重構路面，與真實路面輪廓的誤差較大，勢必會降低車輛動力學仿真精度。輪胎模型多采用ADAMS軟件自帶模型，軟件自帶輪胎模型參數與實際車輛輪胎參數之間存在很大的偏差，造成車輛動力學仿真結果的失真；同時在處理輪胎與地面間的接觸問題時,多采用等效路形方法，所用等效路形與實際輸入路面還存在差異，這也造成了仿真誤差。為了提高了車輛動力學仿真精度，減少了仿真與試驗之間的誤差，提出一種基于軸耦合的車輛剛柔耦合動力學建模方法。

發明內容

本發明的目的是，提出一種基于軸耦合的車輛剛柔耦合動力學建模方法，該方法可以提高柔性體建模精度，解決路面模型與輪胎模型不確定性對車輛動力學仿真結果的影響問題，同時為提高車輛動力學仿真精度，減少仿真與試驗之間的誤差。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種基于軸耦合的車輛剛柔耦合動力學建模方法，包括如下步驟：

步驟1，建立不包含路面模型與輪胎模型的車輛多剛體動力學模型；

步驟2，建立車輛剛柔耦合動力學模型；

步驟3，建立具有三向位移輸入功能的虛擬試驗臺；

步驟4，實際道路工況采集軸頭與車架相對位移數據；

步驟5，進行車輛動力學仿真與模型校準。

進一步的，所述步驟1包括如下步驟：

步驟1.1，從車輛三維模型中提取懸架硬度坐標、發動機懸置硬點坐標、車身質心坐標、轉向系統硬度坐標與傳動系統硬點坐標，并在ADAMS/VIEW中建立車輛懸架、發動機懸置、車身、轉向系統和傳動系統的空間位置坐標；

步驟1.2，計算車輛發動機、車身與傳動系統的質量與轉動慣量，計算彈性元件的剛度，阻尼元件的阻尼系數；

步驟1.3，根據前述步驟中的硬點坐標分別建立車輛各系統的結構模型，并添加構件的質量屬性，按照系統間的連接關系設置零部件間的約束關系，建立車輛各系統的動力學模型；

步驟1.4，將前述步驟中獲得的車輛各系統動力學模型集成到ADAMS/VIEW同一平臺上，設置各系統間的約束關系，建立車輛多剛體動力學模型，所述車輛多剛體動力學模型中不包含路面模型與輪胎模型；

步驟1.5，對建立的車輛多剛體動力學模型進行自由度和靜平衡仿真，驗證模型的準確性。

進一步的，所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1，采用有限元軟件對彈性零部件模型進幾何清理、抽中面、網格劃分、網格質量優化，并添加材料屬性和約束關系；