某轻型商用车操纵稳定性仿真与试验对标.pdf
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1、第3 2 卷第2 期2023年6 月计算机辅助工程Computer Aided EngineeringVol.32 No.2Jun.2023文章编号:10 0 6-0 8 7 1(2 0 2 3)0 2-0 0 0 6-0 5D0I:10.13340/j.cae.2023.02.002某轻型商用车操纵稳定性仿真与试验对标聂梦龙,崔震,徐礼成,韩敏,王乾勋,甄学聪,潘振(浙江飞碟汽车制造有限公司五征分公司汽车设计研究院,山东日照2 6 2 3 0 6)摘要:以某轻型商用车操纵稳定性为研究对象,基于刚柔耦合模型,利用Adams/car虚拟样机技术,建立整车仿真模型进行仿真分析,与样车操纵稳定性试验
2、相结合,通过仿真分析结果与样车试验结果对标分析,验证整车仿真模型的可靠性,为车辆性能设计提升奠定基础。关键词:汽车;刚柔耦合;虚拟样机;操纵稳定性;仿真;试验对标中图分类号:TP391.99;U 46 1.6a light commercial vehicle handling stabilityNIE Menglong,CUI Zhen,XU Licheng,HAN Min,WANG Qianxun,(Automobile Design and Research Institute,Wuzheng Branch,Zhejiang Feidie Motors Co.,Ltd.,Abstract
3、:Taking the handling stability of a light commercial vehicle as the object,based on the rigid-flexible coupling model,the vehicle simulation model is built using the Adams/car virtual prototypetechnology,and the simulation analysis is carried out.Combined with the handling stability test of thesampl
4、e vehicle,the simulation analysis results and the test results are compared,and the reliability of thevehicle simulation model is verified,which lay a foundation for the improvement of vehicle performancedesign.Key words:vehicle;rigid-flexible coupling;virtual prototype technology;handling stability
5、;simulation;test correlation0引 言伴随经济、交通、物流行业的飞速发展,商用车主动安全性能备受关注,汽车操纵稳定性在安全性能中扮演着重要的角色,越来越受到关注和重视。目前,通过虚拟样机技术对整车操纵稳定性进行仿真分析优化,已经在商用车整车开发流程中占有重要地位。随着仿真技术的发展,对整车建模和仿真收稿日期:2 0 2 2-12-16 修回日期:2 0 2 3-0 2-0 9作者简介:聂梦龙(198 9一),男,山东五莲人,工程师,研究方向为车辆多体动力学,(E-mail)nie_http:/文献标志码:BSimulation and test correlation
6、 ofZHEN Xuecong,PAN ZhenRizhao 262306,Shandong,China)精度的要求也越来越高,有必要通过试验对虚拟样机模型进行对标验证 13 。本文以某轻型商用车操纵稳定性为研究对象,采用Adams/car建立整车刚柔耦合模型并对其进行仿真分析,同时对样车进行操纵稳定性试验测试,通过仿真与试验对标分析,得到更为精确的整车仿真模型,建立高精度的整车操纵稳定性模型,为整车操纵稳定性能优化打下基础。cae ;smucae 第2 期1操纵稳定性试验介绍有关汽车操纵稳定性试验与评价 4-7 的依据主要有国家标准GB/T6323、I SO 相关标准、美国汽车工业协会(SA
7、E)相关标准以及各企业自定义的标准。这些标准规定的试验方法和评价标准较多,所考察的维度和侧重点也有所不同。操纵稳定性试验可按照开、闭环来划分:开环系统试验主要为阶跃、脉冲输入转向瞬态响应试验,转向回正性能试验,转向轻便性试验,稳态回转试验,转向盘中心区域操纵稳定性试验,ISO标准相关的频率响应线性区试验,中心转向(瞬态斜坡输入)试验等;闭环系统由人-车组成,典型试验为国家标准中的蛇行试验。本文研究主要参考ISO标准对车辆进行测试和评价。选取几种典型的仿真和试验方法进行论述,试验名称和参考标准见表1。表1汽车运动学工况及参考标准汇总试验名称参考标准稳态回转定速IS0 4138操纵阶跃试验中心感蛇
8、形迁回转向中心转向(瞬态)表1中的操纵稳定性试验工况能部分复现车辆在道路试验场的主观评价 8-9 或者用户使用过程中的车辆运行状态。稳态回转试验能够考察转向盘在不同侧向加速度时的转向盘力矩及其梯度,主要影响主观评价中的转向力感觉。整车不足转向度、极限侧向加速度大小主要影响主观评价中的不足转向和极限操纵性能。侧倾梯度主要影响主观评价中的整车稳定性,影响用户在高速路口环道转向或者盘山公路转向时的转向盘力矩大小、车辆的极限状态、整车的转向安全性、用户对车辆状态的预测能力等,防止侧翻、甩尾等危险情况的发生。转向盘角阶跃试验中的横摆角速度、侧向加速度等主要影响主观评价时的转向响应情况,横摆角超调量、侧倾
9、速度主要影响主观评价过程中的车辆稳定性,以及用户在紧急变道时车辆的响应和安全性,防止侧翻或者转向失控。中心感蛇形迁回中的侧向加速度死区、转向系统刚度主要影响主观评价中的中心区转向力的感觉,侧向加速度梯度主要影响主观评价的中心区转向响应情况,影响用户在高速行驶时的转向感觉,以及是否有“发飘”的感觉。cae ;smucae 聂梦龙,等:某轻型商用车操纵稳定性仿真与试验对标亚轮诚验场图1试验车辆1.1操纵稳定性工况描述鉴于整车操纵稳定性考察的指标比较多,限于篇幅,选取部分常见工况对操纵稳定性进行仿真与试验对标,具体见表2。IS0 7401-ISO/TR 8726表2 操纵工况及指标汇总IS0 136
10、74-1ISO 13674-27中心转向(瞬态)试验中的转向盘角度死区、侧向加速度增益主要影响主观评价中的中心区转向响应情况,影响用户转向时车辆反应的灵活性,以及车辆转向时用户对车辆状态的掌握能力,是否能够“随心所欲”。在试验场对还未经性能调校的某轻型商用车进行整车操纵稳定性试验,见图1。为方便载荷固定,将原有货箱拆除替换为自制的工装。工况试验与仿真对标指标描述转向盘力矩(1.5m/s)转向盘力矩梯度转向盘力矩(4 m/s)稳态回转转向盘角度梯度整车不足转向度后轴不足转向度侧倾梯度横摆角速度9 0%响应时间转向盘侧向加速度9 0%响应时间角阶跃横摆加速度超调量侧倾速度峰值侧向加速度死区中心感转
11、向刚度蛇形迁回侧向加速度梯度转向盘角度死区中心转向侧向加速度增益(中间位置/(瞬态)非中间位置)2整车仿真模型描述该轻型商用车整车及悬架相关主要设计参数见表3。前后板簧为纵置少片式板簧,转向系统为电动助力转向、循环球式转向器单位NmN m/(m/s2)Nm()/(m/s2)()/(m/s2)()/(m/s2)()/(m/s2)SS%()/sm/s?N m/()(m/s2)/()()%http:/82.1桂模型描述在Adams/car中建立整车模型,为使仿真模型尽量符合试验样车的真实状态,建立刚柔耦合模型 10-13,包含图2 中所示的驾驶室及其悬置、板簧、柔性体前后桥及横拉杆、柔性体转向节、柔
12、性体直拉杆、轮毂轴承、柔性体车架、Pacejka轮胎、转向管柱和车辆底盘相应衬套等。图2 车辆仿真模型对样车前后悬架的K&C性能进行试验,通过仿真与试验的K&C对标分析,验证悬架仿真模型能够复现样车的悬架性能状态。2.2模型边界条件描述模拟车辆高质心状态装载货物,试验载荷为设计载质量3 0 0 0 kg,试验基准车速为8 0 km/h。3操纵稳定性仿真与试验对标分析对仿真结果与试验结果进行数据处理,将试验数据和仿真曲线放在同一坐标下,评价变化趋势,并将仿真与试验指标结果进行对比。3.1稳态回转对标结果仿真和试验结果汇总见表4,仿真与试验结果不存在数量级上的差异,试验与仿真对标效果较好。转向盘转
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