汽車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)誤用沖擊強(qiáng)度仿真技術(shù)規(guī)范

3汽車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)誤用沖擊強(qiáng)度仿真技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了汽車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)誤用沖擊強(qiáng)度仿真計(jì)算相關(guān)的術(shù)語(yǔ)與定義、技術(shù)路線、工況以及仿真方法及結(jié)果評(píng)價(jià)等技術(shù)要求。本文件適用于M類(lèi)車(chē)輛，其他相似類(lèi)型車(chē)輛可參照?qǐng)?zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3100國(guó)際單位制及應(yīng)用GB3101有關(guān)量、單位和符號(hào)的一般原則GB/T3730.3汽車(chē)和掛車(chē)的術(shù)語(yǔ)及其定義車(chē)輛尺寸GB/T12673汽車(chē)主要尺寸測(cè)量方法GB/T15089機(jī)動(dòng)車(chē)輛及掛車(chē)分類(lèi)GB/T33582機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1底盤(pán)誤用工況vehiclechassismisusebehavior指車(chē)輛在一定狀態(tài)下通過(guò)特殊特征路面的工況。3.2特征路面misusecharacteristicroad特征路面為道路中使行駛車(chē)輛受到?jīng)_擊的凸起、凹坑、路沿石特征的路面。3.3凸起特征為路面中減速帶、方形路障特征。3.4凹坑特征為路面中方坑、長(zhǎng)斜坡坑、短斜坡坑特征。43.5路沿石特征為不同高度路沿特征。4技術(shù)路線底盤(pán)結(jié)構(gòu)誤用沖擊強(qiáng)度仿真分析重點(diǎn)考察對(duì)象主要為底盤(pán)懸架結(jié)構(gòu)，包含副車(chē)架、轉(zhuǎn)向節(jié)、擺臂件、桿系件等，其技術(shù)路線分為整車(chē)級(jí)和零部件級(jí)誤用仿真。整車(chē)級(jí)誤用仿真分析通過(guò)全有限元法實(shí)現(xiàn)，具體見(jiàn)圖1。圖1整車(chē)級(jí)誤用仿真技術(shù)路線零部件級(jí)誤用仿真分析通過(guò)多體動(dòng)力學(xué)、有限元法等多學(xué)科協(xié)同實(shí)現(xiàn)，具體見(jiàn)圖2。圖2零部件級(jí)誤用仿真技術(shù)路線5底盤(pán)誤用工況5.1車(chē)輛狀態(tài)定義車(chē)輛的載荷、行駛方向、車(chē)速、通過(guò)角度、車(chē)輪通過(guò)形式、制動(dòng)操作等狀態(tài)。5.2工況定義定義車(chē)輛狀態(tài)與特征路面的組合，底盤(pán)誤用工況表見(jiàn)表15表1底盤(pán)誤用工況表10203040506 6整車(chē)級(jí)誤用仿真計(jì)算6.1整車(chē)誤用仿真計(jì)算流程整車(chē)級(jí)誤用仿真計(jì)算流程主要包括整車(chē)、路面有限元建模、模型裝配、計(jì)算參數(shù)設(shè)置、提交計(jì)算、結(jié)果后處理及撰寫(xiě)報(bào)告等內(nèi)容，具體參見(jiàn)附錄A中圖A.1。6.2整車(chē)建模6.2.1建模要求a)模型網(wǎng)格劃分時(shí)，網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)附錄B：1)懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件、動(dòng)力總成懸置支架建模，沖壓件網(wǎng)格目標(biāo)尺寸宜用5mm，鍛件或鑄件網(wǎng)格目標(biāo)尺寸宜用3mm；動(dòng)力總成建模，對(duì)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，定義為剛體，并按設(shè)計(jì)值設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和配重；2)傳動(dòng)系統(tǒng)建模，電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端到車(chē)輪端的各傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用體單元建模，外表面做一層殼單元用于接觸，體單元與殼單元共節(jié)點(diǎn)。使用運(yùn)動(dòng)副連接，且需按設(shè)計(jì)值給出各運(yùn)動(dòng)副的限位間隙；3)輪胎建模，根據(jù)輪胎的結(jié)構(gòu)參數(shù)（輪輞名義直徑、輪胎斷面寬度以及輪胎扁平率）進(jìn)行輪胎網(wǎng)格模型的建立，輪胎網(wǎng)格與輪輞的頂部網(wǎng)格形成封閉腔體，使用該腔體建立氣囊模型。依據(jù)輪胎的性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用輪胎及車(chē)輪系統(tǒng)有限元模型，對(duì)輪胎各部分的參數(shù)（厚度、材料參數(shù)）進(jìn)行辨識(shí)；4)襯套采用梁?jiǎn)卧＃瑥椈杉跋尬粔K采用彈簧單元建模，減振器采用阻尼單元建模，并構(gòu)建材料局部坐標(biāo)系；5)球鉸建模，一是采用運(yùn)動(dòng)副單元進(jìn)行簡(jiǎn)化建模，二是采用實(shí)際模型進(jìn)行連接關(guān)系建模；6)軸承建模，采用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副；7)特征路面建模，采用剛體，特征路面模型X方向前后水平路面長(zhǎng)度應(yīng)至少按2倍車(chē)長(zhǎng)的尺寸進(jìn)行建模，特征路面模型Y方向?qū)挾纫藶?m。8)車(chē)輛上裝載的其他系統(tǒng)，如電器、車(chē)身附件、內(nèi)外飾及動(dòng)力附件等系統(tǒng)均以質(zhì)量點(diǎn)配重。b)模型材料屬性設(shè)置時(shí)，參數(shù)要求如下：1)材料力學(xué)曲線為多速率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并定義材料斷裂；2)襯套剛度曲線包含線性段和非線性段，非線性段到截止位置；3)減振器阻尼曲線為0-7m/s速率對(duì)應(yīng)的曲線；6.2.2其他要求6a)整車(chē)模型裝配后對(duì)模型的彈性元件剛度、材料參數(shù)、重量、慣量及連接情況進(jìn)行檢查。b)整車(chē)模型調(diào)試包含整車(chē)計(jì)算重量，質(zhì)心位置，質(zhì)量增加，接觸穿透，運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，初始動(dòng)能，內(nèi)能，滑移能，沙漏能，總能量，各能量變化需平滑，不能有較大波動(dòng)。試算通過(guò)后，且計(jì)算一段時(shí)間，查看動(dòng)畫(huà)是否有零件飛出，異常變形，連接部位擺動(dòng)或抖動(dòng)等異常運(yùn)動(dòng)。c)輪胎模型，需校核垂直、側(cè)向和縱向三個(gè)方向的剛度；6.3整車(chē)誤用仿真計(jì)算要求a)根據(jù)不同的特征路面長(zhǎng)度和工況速度，布置車(chē)輛前輪與特征路面之間的距離；b)模型內(nèi)部的自接觸摩擦系數(shù)宜用0.2-0.3；輪胎與地面的摩擦系數(shù)宜用0.7-0.8;厚度干涉檢查系數(shù)宜用0.7;動(dòng)畫(huà)宜用2.5ms輸出一幀，曲線宜用0.1ms輸出一點(diǎn);c)用于平衡過(guò)程的全局阻尼設(shè)置范圍宜用8-12，且平衡過(guò)程的全局阻尼只作用在Z向，平衡完成之后，需要取消全局阻尼;d)用于運(yùn)動(dòng)副建立使用的坐標(biāo)系，宜用隨動(dòng)坐標(biāo)系；e)球鉸的限位需要設(shè)計(jì)輸入，如無(wú)設(shè)計(jì)輸入，范圍宜用20±5°;f)計(jì)算過(guò)程的質(zhì)量縮放比例不超過(guò)總質(zhì)量的5%，對(duì)懸架系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)的零部件需要單獨(dú)進(jìn)行質(zhì)量縮放的管控，其質(zhì)量縮放的目標(biāo)不超過(guò)3%，沙漏能控制在5%以內(nèi)；g)仿真過(guò)程中需進(jìn)行錯(cuò)誤及異常調(diào)試，異常主要包括能量異常、沙漏及負(fù)體積等；錯(cuò)誤包括連接錯(cuò)誤、接觸錯(cuò)誤、材料參數(shù)錯(cuò)誤、ID沖突等。6.4整車(chē)誤用仿真結(jié)果輸出結(jié)果輸出包括等效塑性應(yīng)變曲線、加速度曲線、位移曲線、懸架運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)、輪胎力曲線、接頭力曲線、能量曲線等。7零部件級(jí)誤用仿真計(jì)算7.1零部件誤用仿真計(jì)算流程零部件級(jí)誤用仿真計(jì)算流程主要包括多體動(dòng)力學(xué)建模、載荷分解、零部件有限元建模、邊界條件設(shè)置、提交計(jì)算、結(jié)果后處理及撰寫(xiě)報(bào)告等內(nèi)容，具體參見(jiàn)附錄A中圖A.2。7.2零部件建模7.2.1建模要求a)建模時(shí)需考慮結(jié)構(gòu)中的螺栓預(yù)緊、球頭預(yù)緊、球銷(xiāo)過(guò)盈、鋼套過(guò)盈等建模要素，并構(gòu)建材料局部坐標(biāo)系。b)襯套建模時(shí)需考慮襯套剛度、襯套過(guò)盈、襯套內(nèi)管與結(jié)構(gòu)的間隙、襯套外管模型等要素，保證襯套連接位置與設(shè)計(jì)狀態(tài)一致。c)前副車(chē)架如果以螺栓連接到車(chē)身，則需考慮車(chē)身剛度對(duì)結(jié)果的影響，需要截取部分車(chē)身結(jié)構(gòu)參與計(jì)算，位置截取到B柱附近。d)其他零部件建模及材料輸入要求可參考6.2.1。7.2.2其他要求a)零部件仿真初始狀態(tài)需與設(shè)計(jì)狀態(tài)保持一致。b)通過(guò)多體動(dòng)力學(xué)模型載荷分解獲取零部件級(jí)誤用仿真分析的輸入載荷。7對(duì)零部件進(jìn)行c)約束設(shè)置時(shí)，采用局部約束法，并保證約束支反力與多體動(dòng)力學(xué)分解載荷一致。對(duì)零部件進(jìn)行d)加載時(shí)，根據(jù)實(shí)際承載情況進(jìn)行判斷，在各接附點(diǎn)加載零部件局部坐標(biāo)系下相應(yīng)方向的載荷。轉(zhuǎn)向拉桿、控制臂等結(jié)構(gòu)在受壓縮時(shí)，需增加對(duì)結(jié)構(gòu)件最大承載力值的評(píng)價(jià)。7.3零部件誤用仿真結(jié)果輸出結(jié)果輸出包括結(jié)構(gòu)的最大承載力值、等效塑性應(yīng)變量、殘余變形量等。8仿真結(jié)果評(píng)價(jià)a)結(jié)構(gòu)的等效塑性應(yīng)變采用材料延伸率的某一百分比值評(píng)價(jià)；b)零部件仿真分析中結(jié)構(gòu)殘余變形量采用卸載后的位移值評(píng)價(jià)；c)零部件仿真分析中轉(zhuǎn)向拉桿、控制臂等結(jié)構(gòu)件最大承載力值需控制在一定范圍內(nèi)。9仿真分析報(bào)告9.1報(bào)告一般要求對(duì)分析任務(wù)進(jìn)行背景介紹，并說(shuō)明本報(bào)告分析的內(nèi)容及擬關(guān)注的分析結(jié)果。根據(jù)分析對(duì)象及分析內(nèi)容，填寫(xiě)分析報(bào)告的名稱、編號(hào)、報(bào)告編寫(xiě)人員信息。9.2仿真分析模型描述整車(chē)尺寸、懸架形式、輪胎型號(hào)、重量、軸荷、質(zhì)心等信息。記錄仿真分析模型應(yīng)對(duì)的數(shù)據(jù)版本、數(shù)據(jù)來(lái)源等信息。9.3仿真分析軟、硬件記錄仿真軟件的官方名稱、軟件類(lèi)型、版本等信息，硬件設(shè)備的處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)等信息。9.4仿真分析過(guò)程對(duì)車(chē)輛建模信息、材料參數(shù)、接觸設(shè)置、模型裝配、分析工況、邊界條件、計(jì)算參數(shù)設(shè)置、求解方法等關(guān)鍵內(nèi)容逐個(gè)進(jìn)行必要的說(shuō)明。9.5分析