基于motionview整车虚拟试验场仿真的后转向节强度分析

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1、基于MotionView整车虚拟试验场仿真的后转向节强度分析　　摘要：　　由于车辆行驶状况复杂多样，传统静态工况无法复现各类恶劣路况下后底盘转向节真实应力，因此在利用MotionView建立整车刚柔耦合多体动力学模型的基础上，将后转向节利用柔性体进行模拟；在进行虚拟试验场仿真分析的同时采用模态综合法计算结构动应力，得到后转向节最高应力位置及发生时刻.仿真结果与整车道路试验结果的对比表明仿真方法准确.　　关键词：　　汽车；转向节；动应力；模态综合法；刚柔耦合；惯性释放；应变片；虚拟试验场　　中图分类号：U462.2　　文献

2、标志码：B　　Abstract：　　Duetothecomplexvehicledrivingconditions，theactualstressofchassissteeringknuckleundervariousbadroadconditionscannotbeforecastedcorrectlybythetraditionalstaticloadconditions.ArigidflexiblecouplingmultibodydynamicsmodelisbuiltbyMotionView，inwhichth

3、erearsteeringknucklesare7simulatedasflexiblebodies.Thevirtualprovinggroundsimulationanalysisisdonewhilethedynamicstressesarecalculatedbymodalsynthesismethod，andthelocationandoccurringtimeofmaximumstressesofrearsteeringknucklesareidentified.Thecomparisonbetweensim

4、ulationresultsandtheresultsobtainedbyroadtestforwholecarshowsthecorrectnessofthesimulationmethod.　　Keywords：　　automobile；steeringknuckle；dynamicstress；modalsynthesismethod；rigidflexiblecoupling；inertiarelief；staingauge；virtualprovingground　　0引言　　转向节是底盘的重要构件，连接着车轮

5、以及悬架总成，其不仅承受地面对车轮的垂向冲击，而且承受车辆转弯或制动时产生的横向和纵向力以及力矩，因此转向节的强度性能直接影响汽车行驶的安全性和可靠性.传统的转向节强度分析方法主要通过静态工况进行仿真分析，但静态工况加载比较单一，难以复现汽车在坏路上行驶时转向节的真实受力情况.本文利用MotionView多体动力学软件建立整车刚柔耦合模型，通过整车虚拟路面仿真提取仿真过程中转向节最大应力，评判转向节强度性能，最后通过与转向节贴片试验进行应力对比验证仿真方法的准确性.　　1模型定义　　1.1转向节柔性体生成7　　使用Mot

6、ionView软件中的FlexTools模块，根据转向节bdf格式有限元模型，选用CraigBampton模态综合法，并设置输出转向节应力应变信息，生成h3d格式的转向节柔性体文件，生成界面及柔性体模型见图1.　　1.2整车模型搭建　　在MotionView软件中建立整车模型[1]，包括前、后悬架系统，转向系统，传动系统，车身，动力总成和轮胎.在建模过程中保证衬套、减振器、弹簧以及限位块等弹性元件的参数设置与实测值相同，硬点坐标及各底盘部件质量惯量可直接在数值模型中进行量取，搭建完成的整车质量质心参数与实车保持一致，根据

7、轮胎的力学特性数据拟合轮胎模型，并制作轮胎属性文件[24]，最后将整车模型中转向节的刚体模型替换为柔性体.建立的整车刚柔耦合模型见图2.　　1.3路面模型搭建　　使用等效容积法[5]在有限元软件中对比利时路、鱼鳞坑路、圆饼路和点坑路进行建模，并转换为　　rdf格式虚拟试验场路面文件，建立的路面模型见图3.　　2.2仿真结果　　通过整车虚拟路面仿真可输出转向节各时刻最大应力随时间变化曲线及最大应力时刻转向节应力云图，见表2.　　由表2仿真结果可知：在点坑路工况下，转向节出现最大应力203MPa，小于转向节材料的屈服极限，满

8、足强度设计要求.　　3动应力分析方法精度验证　　4试验验证7　　在转向节表面粘贴应变片.由于各路段转向节最大应力位置处不易贴片，故选用较平整位置进行贴片，在后悬转向节贴4个应变片，编号为1～4号.采集转向节贴片处应变[9]曲线，通过计算获取转向节各路段贴片处最大应力，并与整车虚拟路面仿真获取的各路段贴片位置处应力最大