Adams/Car路面谱模型建立以及整车底盘部件载荷提取

CAE大拿

利用MSC Adams虚拟样机技术，建立准确的路面模型、轮胎模型以及整车动力学模型，模拟试验场各种工况的分析，测量底盘关键部件的载荷谱，可以为改进结构设计的有限元强度、刚度分析提供边界元载荷条件，以及实现车辆开发过中车身与底盘关键零部件的疲劳寿命预测。

MSC Adams虚拟样机技术方法，最终实现在车辆前期设计阶段，根据用户使用工况来确定关键部件疲劳寿命预测的虚拟试验，并利用准确的部件载荷谱，快速做出零部件可靠性的分析判断；降低开发费用，缩短开发周期，使汽车的设计真正符合用户的使用情况，大大提高汽车设计开发水平以及企业核心竞争力。

一、建立2D路面模型
Adams中二维路面的接触采用 point-follower 的方法，只用XZ平面上的点定义形成二维曲线，可以建立各种不同的路面类型：

汽车主机厂通常会进行整车跨越三角形凸起路面工况，确认车辆行驶跨越突起路面时的前/后悬架系统、转向系统及车身受冲击受力（上下入力）强度的试验，此时就可以用二维路面描述建立路面模型。

各种不同形状的路面，通过在路面文件中定义各数据块参数完成定义，具体不同路面参数，如下图所示：



二、3D等效容积路面建立
3D 等效体积模型为三维的轮胎-路面接触模型，用来计算路面和轮胎之间交叉的体积。路面是用一系列离散的三角形片来表示，而轮胎则用一系列的圆柱表示。采用此路面模型，你可以模拟车辆在运动过程中碰到路边台阶、凹坑或在粗糙路面或不规则路面上运动的情形。

3D 等效体积路面模型为一般的三维表面，并用一系列的三角形片表示。右侧的图表示一个由编号为 1 到 6 的六个节点构成的路表面。六个节点共构成四个三角形的面单元，分别表示为 A、B、 C 和 D。每个三角形单元的向外的单位法向矢量如图所示。与有限元中网格的定义习惯非常相似，ADAMS/Tire 在定义路面时需要你首先指定每个节点在路面的参考坐标系下的坐标，然后再按照顺序指定由三个节点构成的三角形单元，对应每个单元，你可以指定不同的摩擦系数。

3D等效容积路面能较具体的反映复杂三维路面的微观形状，能充分利用所采集的道路不平度的高程数据。

三、3D spline样条路面建立
3D样条道路是由道路的中心线，根据道路宽度和横断面倾角等展开的整个路面。 借助于3D样条道路可使汽车模型适用于许多种类的三维平滑路面（道路的曲率远远小于轮胎的曲率），如停车场和赛道等。

3D spline样条路面模型，可以通过编辑rdf路面文件来生成，如下图所示，

rdf格式的3D样条路面数据

3D spline样条路面模型，也可以通过Car模块标准界面中Road Builder来建立XML格式的路面模型文件。分别如下图所示，

Road Builder 路面属性obstacle参数设置


Roof图块路面参数对应项

Road Builder 路面属性全局参数设置

左右同为plank路面模型

四、整车底盘部件载荷提取的方法
建立整车多体模型，在相应的路面，按规定的试验工况行驶，包括直线加速工、转弯制动工况、转型轻便性试验等各种极限工况，获取底盘与车身连接的硬点的载荷分布，为后续有限元强度、刚度分析、疲劳耐久分析提供载荷条件。

此种方法建立的路面谱模型，可以提供给后续其它车型进行载荷提取分析路面模型，通用性更强，但是每次需要详细的轮胎参数建立轮胎动力学模型。