运用多体法对扭转梁后悬架进行建模

《运用多体法对扭转梁后悬架进行建模》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、运用多体法对扭转梁后悬架进行建模G.FICHERA,M.LACAGNINAandF.PETRONE卡塔尼亚艾迪大学，瓦伦阿多利亚6，95100卡塔尼亚，意大利;电子邮箱：gabriele.fichera@diim.unict.it（收稿2003年7月7日，从2004年4月27日接受修订）摘要：多体系统分析已经成为计算轮载下汽车悬架的弹塑性运动学特征或实现复杂的整车模型去预测处理性能和NVH（噪声、振动与声振粗糙度）质量的一种主要的仿真技术。扭转梁式后悬架建模——在B或C类汽车中普遍采用——提出了一些由结构性能所组成而产生的问题。线性方法是一个基于构建模态综合的方法，用来在多体模型

2、中表示柔性扭转梁。这种方法是与非线性有限元分析相比较而言的。悬架的弹性运动学分析是由使用了SIMPACK的多体代码完成的。主要的悬架参数(前束角,外倾角,轴距和轨迹变化)的计算是通过改变车轮旅行和负载而得到的。涉及到大位移的静态分析表明，不同数量的模式被认为是在扭转梁模态缩合。多体模型的结果与从非线性有限元得到的模型相比较。考虑连接扭转梁和车辆底盘的轴套的不同刚度值在内。关键字：乘用车扭转梁悬架弹性运动学分析1．简介车辆悬架系统的弹性运动学分析通常是运用多体系统仿真（MBS）的方法。实际上，因为有巨大平动旋转位移和非线性力量，一个数值的悬架模型必须考虑非线性效应。对于悬架系统弹性

3、性运动学分析的多体模型是典型的刚体组装，构件的静态变形与连接部件(弹簧、缓冲块、衬套等)的变形相比通常可以忽略不计。刚体不能表现出像防倾杆或有特定结构部件的弹性变形对弹性运动学特性的悬架有影响的结构成分。这是扭转梁式后悬架的典型案例。扭力梁已经被视为一个弹性体模型，因为其扭转变形的目的就为了解开由梁连接的车轮的垂直运动。扭力梁的弹性变形，取决于车轮移动和所施加外负荷，影响着悬架几何特征的变化。C12弹性运动学分析的扭转梁后悬架的多体模型是依靠SIMPACK代码组合起来的。扭转梁里面的易弯曲模型是通过基于综合组成模式的线性方法来说明的。该模型减少了从线性有限元（FE）扭转梁模型开始

4、的操作。对几个车轮进行动态和静态分析，底盘连接的套管有不同的刚度。多体模型的结果与从非线性有限元得到的模型相比较，是为了评估多体模型可能的范围，其扭转梁的弹性形变是基于线性模态叠加的方法。2．有限元模型首先创建扭转梁的网格（图1）。同样的网通常都被用来建立一个非线性有限元（ABAQUS）和一个线性有限元模型（NASTRAN）。附属于底盘和其它悬架部件的梁的结构模型是由壳元素和刚体元素在点上建立的。其附着点（如图1所示）•底盘衬套附件：点1，2;•下弹簧附件：点3，4;•下避震附件：点5，6;•轮毂轴承中心：点7，8。图1：扭转梁外壳和刚体元素的网格表1：free-free模态分析

5、的特征值序号频率127.98294.103186.524196.715215.626361.86C127365.048437.529454.9610512.02非线性有限元模型包括的其它悬架元素，比如：弹簧，缓冲块，底盘附件衬套，车轮轴承和减振器弹性力。它还包括静态子情况下运行的弹性运动学分析。这些子情况是由分配到车轮中心的垂直位移或外加负荷的命令组成的。结构的free-free模态分析是由线性有限元模型执行的。前十个特征值（不包括零频率刚体模式）列于表1。在多体模型中为了介绍扭转梁的弹性体，线性有限元模型也用于执行动态凝结。3.多体模型3.1.概述悬架多体模型的弹性运动学分析包

6、括：•惯性系统，其代表为汽车底盘；•视作弹性体的扭转梁；•视作刚性体的其它悬架部件，比如：减振器，轮辋和轮胎环；•连接力：弹簧，减震器，缓冲块，reboundstops，轮毂轴承，底盘附件衬套和轮胎垂直刚度；•testrig分配的在车轮中心的垂直位移或载荷（侧向负载，调整扭矩，制动或牵引力）。3.2.视作弹性体的扭转梁弹性体可以由接口程序(FEMBS)和有限元编码引入到一个SIMPACK的多体模型中。从一个特定的有限元结构分析的结果开始，接口程序生成的数据将输入到弹性体中。这些数据都以文本的格式储存在一个叫作标准输入的数据（SID）的文件中。弹性体在SIMPACK中的代码像其它商

7、业多体代码一样，是基于：•参考系得构建[1-3]：全部大量的非线性体随同微小的变形运动u(c,t),在它为变形的地方，矢量c从体的固定的参考系到弹性体的任何点；•Ritz法（模态方法）：弹性位移u(c,t)表示为一个空间-依赖形状函数的线性组合和时间-依赖坐标：C12这个弹性体的运动方程在多体系统中所需要的信息：•附着点的位置和观测点（其中标志坐落于）；•刚体质量性能；•模式形状Φ（c）；•模态质量，刚度和阻尼矩阵，其坐标描述刚体运动的耦合矩阵。该模态质量和刚度矩阵的计算是基于组