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車輛操縱過(guò)程中車身的瞬態(tài)變形估計(jì)

車身的特性會(huì)影響到車輛的動(dòng)態(tài)性能，如操縱穩(wěn)定性、垂向舒適性、振動(dòng)與噪聲等。在車輛操縱穩(wěn)定性領(lǐng)域，許多文獻(xiàn)中都有通過(guò)建立多體動(dòng)力學(xué)模型的方法估計(jì)操縱過(guò)程中車身變形的例子，以及利用輪胎接地點(diǎn)的作用力辨識(shí)懸架與車身連接點(diǎn)的輸入力，并以此作為測(cè)試和仿真中計(jì)算車身變形的基礎(chǔ)。但對(duì)車輛操縱過(guò)程中測(cè)量車身變形方法的研究卻很少。

介紹了用模態(tài)強(qiáng)迫響應(yīng)方法來(lái)辨識(shí)懸架與車身連接點(diǎn)的作用力，并將得到的作用力輸入模態(tài)模型中，從而獲得可視化的車身變形。具體做法如下：將應(yīng)變儀固定于靠近懸架和車身連接點(diǎn)附近的位置，測(cè)量在操縱車輛過(guò)程中車身應(yīng)變的時(shí)域數(shù)據(jù)，然后去掉前后懸架系統(tǒng)以及動(dòng)力平臺(tái)，在剩下的車身上用錘擊法得到應(yīng)變儀響應(yīng)矩陣，進(jìn)一步通過(guò)傅里葉變換等數(shù)學(xué)方法得到懸架-車身連接點(diǎn)作用力的辨識(shí)結(jié)果。用于仿真的模態(tài)模型由基于殘余向量方法得到的車身彈性模型和基于多體動(dòng)力學(xué)得到的底盤模型兩部分組成。將原車身的有限元模型通過(guò)殘余向量法進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到可以描述低頻噪聲和振動(dòng)的車身彈性模型，簡(jiǎn)化后的車身模型將仿真時(shí)間縮短為原來(lái)的1/15。前后懸架以及動(dòng)力平臺(tái)使用剛性單元建立了多體動(dòng)力學(xué)模型，該模型描述了底盤的質(zhì)心位置、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。兩者通過(guò)約束連接到一起，如圖1所示。

圖1　基于ADAMS的整車仿真模型

蛇行工況下實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果和模型仿真結(jié)果的對(duì)比表明，該模態(tài)模型很好地描述了車輛的動(dòng)力學(xué)特性，準(zhǔn)確地計(jì)算了車身的瞬態(tài)變形。

Masafumi Kyuse et al. SAE 2010-01-0945.

編譯：趙帥