车架柔性对重型载货汽车操纵稳定性、平顺性影响的仿真分析

随着经济快速增长，中国汽车市场不断扩大，相关技术和法规不断完善，竞争也变得越来越激烈，这要求在足够短周期内开发出质量更高、价格更低廉的汽车产品。重型载货汽车，尤其是大吨位重型载货汽车，具有运输成本低、安全以及运输效率高的优势，是公路运输最主要的工具。因此，采用高效、精准方法和工具研究重型载货汽车性能显得至关重要。 以往对载货汽车性能进行研究时，都是直接把车架看成刚体，很少考虑车架柔性影响。但是重型载货汽车具有车身长、轴距大、承载质量大的特点，车架约占整个汽车质量的十分之一，承载着大部分汽车所受载荷，是重型载货汽车最主要的承载部件。车架柔性表现十分明显，不可忽略，它对重型载货汽车性能有着十分重要的影响。 将车架作为主要研究对象，对车架进行模态分析得到车架模态参数，然后通过转换得到柔性车架，再建立包含柔性车架的整车刚柔耦合模型，最后对其进行整车性能仿真分析，其意义在于：整车模型加入柔性车架之后，可以分析研究车架柔性对整车性能的影响；可使整车性能仿真分析更好反映重型载货汽车行驶时的实际情况，从而为改进重型载货汽车性能提供依据；能揭示整车系统中柔性体与刚性体之间的耦合及相互影响，为重型载货汽车产品在开发设计阶段进行整车性能分析和预测提供一种新的研究方法。 本文的研究内容为： （1）车架有限元建模与模态分析 简要说明了Hypermesh，研究了Hypermesh的关键建模技术并对其进行了总结，包括几何清理、网格划分、单元类型选择、单元质量检查等几方面内容；基于企业提供的车架CAD模型，建立了车架有限元模型；设置了相关分析参数，对车架进行了自由模态分析和模态综合分析，对结果进行了分析；利用Hyperworks的MotionView模块生成了车架MNF文件。 （2）重型载货汽车整车模型建立 简要总结了ADAMS/Car模块、ADAMS/Car建模基本方法以及在ADAMS中生成柔性体的方法，对已生成的车架MNF文件进行了校验，以其为基础利用第二种柔性体生成方法建立了柔性车架模板和系统，建立了除车架外的其它系统，将这些系统组装成了整车刚柔耦合模型，参照实车质量特性数据调整了整车模型的质量和转动惯量。 （3）重型载货汽车操纵稳定性及平顺性仿真分析 参照操纵稳定性试验国家标准，对操纵稳定性六个仿真工况及相应的仿真参数设置方法进行了总结，基于已建立的两种整车模型进行了六个工况仿真；分别对ADAMS中路面构成原理、随机路面激励和脉冲路面激励构造方法及两种激励下整车平顺性仿真参数设置方法进行了研究，基于已建立的两种整车模型进行了两种激励下平顺性仿真；对仿真结果进行了对比，分析了车架柔性对两种性能的影响。 本文是在课题组整车多刚体动力学模型研究基础上进行的，主要工作是研究柔性车架建立方法，基于柔性车架和刚性车架建立重型载货汽车整车模型，参照操纵稳定性和平顺性国家标准设定相应仿真工况进行两种性能仿真，通过对比两种整车模型的仿真结果分析车架柔性对重型载货汽车操纵稳定性和平顺性的影响。分别对Hypermesh中几何清理、网格划分、单元类型选择、单元质量检查等关键建模技术、HyperWorks软件包的MotionView模块生成MNF文件方法及ADAMS中生成柔性体方法进行了总结，为综合运用有限元分析软件和多体动力学软件建立完善的整车刚柔耦合动力学模型奠定基础。