基于虛擬驗證方法的試驗場轉場關聯技術

路軍凱 張曉倩 王香云 張鴻鈞

摘要：系統臺架試驗驗證是整車耐久性能開發最重要的驗證手段，如何建立系統臺架耐久規范之間的關聯性對于整車耐久性能開發顯得尤為重要。傳統的臺架耐久路試規范之間的關聯性分析主要依靠物理路試采集的方法，本文介紹一種基于VPG虛擬試驗場技術的驗證手段進行的臺架耐久規范轉場關聯的方法，基于多款虛擬整車模型在兩個虛擬試驗場路面上仿真計算耐久載荷，通過載荷譜的偽損傷和零部件損傷值進行試驗場轉場關聯分析，該方法具有項目周期短、成本低、精確度高等優點。

關鍵詞：虛擬試驗場;試驗場轉場關聯;偽損傷;系統臺架驗證

中圖分類號：TN407? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0029-02

1? 耐久臺架規范試驗場轉場理論基礎

現已知歐洲試驗場HPG整車耐久臺架驗證規范，需要建立中國鹽城試驗場YPG的整車耐久臺架驗證規范，使其耐久驗證強度與歐洲試驗場HPG的耐久強度保持一致。將以上的工程問題轉化成數學問題，實際上就是求解矩陣方程，選擇中國鹽城試驗場YPG的道路類型并計算出相對應的循環次數，使兩個試驗場的耐久規范載荷激勵對于整車零部件結構的損傷區域和損傷值保持同等水平。

2? 耐久臺架規范轉場技術流程

基于虛擬驗證方法的試驗場轉場技術流程基本包括（如圖1）：①轉場車型選擇;②試驗場道路初選;③虛擬載荷生成;④耐久臺架規范生成;⑤CAE方法虛擬驗證。

3? 試驗場耐久臺架規范轉場車型選擇

試驗場耐久臺架規范須涵蓋主機廠所有開發的車型（包括不同的懸架類型、輪胎尺寸、車輛軸距，車型載重、SUV和轎車）;本文試驗場耐久臺架規范轉場基于兩款車型進行關聯，這兩款車型可以涵蓋主機廠多數車型的整車參數;兩款車型相關參數如圖2所示。

軸距（2620～2985mm）;輪距（1540～1666mm）;整車RTL配載重量（1963～2749kg）;載荷類型（5～7座）;懸架類型（麥弗遜式懸架、拖曳臂式懸架、雙橫臂式懸架和板簧多連桿式懸架）。

4? 鹽城試驗場臺架耐久道路選擇

在試驗場轉場關聯前保證耐久路面特征的基本一致，是耐久規范轉場關聯高精度的基礎。試驗場路面特征的一致可以保證整車耐久載荷的幅值、振動頻率以及損傷分布基本一致，有利于試驗場耐久路試規范轉場的強關聯和順利進行如圖3所示。

5? 基于VPG虛擬試驗場載荷仿真

整車多剛體模型包含懸架系統、制動系統、專項系統、傳統系統、動力系統、冷卻系統以及高精度的3D輪胎模型Ftire，整車結構件均采用柔性體代替，保證仿真精度和振動響應的傳遞。整車ADAMS模型建模如圖4所示。

6? 整車零部件CAE虛擬驗證

通過整車測試通道偽損傷等效將歐洲試驗場的耐久臺架規范轉場至中國試驗場，需要通過CAE虛擬仿真的方法進行驗證，確保歐洲試驗場和中國試驗場耐久臺架規范對于整車車身底盤零部件的損傷是一致的。

將VPG虛擬試驗場技術仿真的載荷譜加載到整車關鍵零部件上仿真計算壽命，對比零部件的損傷區域和損傷峰值，同時對比關鍵通道的Level Cross曲線和PSD曲線，以保證載荷在時域下的載荷幅值特征和在頻域狀態下的能量體現。零部件疲勞結果云圖、Level Cross和PSD曲線對比如圖5所示。

由于篇幅所限，在此對兩款車型的CAE驗證結果不再一一展示，CAE驗證結果匯總如表1。

7? 結論

通過VPG虛擬載荷技術進行試驗場耐久臺架規范轉場關聯，不僅能夠保證整車各通道偽損傷的等效，而且可以進行CAE關鍵零部件疲勞仿真的對比驗證，提升了試驗場轉場關聯的精度;相對于物理驗證方法，VPG虛擬驗證的方法，成本更低，周期更短，人力投入更少，適合在整車耐久開發項目中推廣應用。

參考文獻：

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