汽車仿真技術(shù)-彤

1、一、仿真簡(jiǎn)介一、仿真簡(jiǎn)介1.11.1仿真的概念仿真的概念仿真是以相似性原理、控制論、信息技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的有關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種專用物理設(shè)備為工具，借助系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究的一門綜合性技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真可以用于研制產(chǎn)品或設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全過(guò)程中，包括方案論證、技術(shù)指標(biāo)確定、設(shè)計(jì)分析、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)測(cè)試、維護(hù)訓(xùn)練、故障處理等各個(gè)階段。如訓(xùn)練飛行員、宇航員仿真工作臺(tái)和仿真機(jī)艙等。1.21.2仿真三要素仿真三要素系統(tǒng)(研究的對(duì)象)、模

2、型(系統(tǒng)的抽象)和計(jì)算機(jī)(工具與手段)，聯(lián)系著他們的三項(xiàng)基本活動(dòng)是模型建立、仿真模型建立（又稱二次建模）和仿真試驗(yàn)。二、汽車仿真力學(xué)角度分析二、汽車仿真力學(xué)角度分析在現(xiàn)代汽車企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中，產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和投放市場(chǎng)的周期是最核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。汽車仿真技術(shù)在汽車開發(fā)中的作用也主要體現(xiàn)在這3個(gè)方面。汽車仿真分析從力學(xué)角度來(lái)分主要有：整車疲勞壽命分析、整車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析、整車系統(tǒng)NVH分析、碰撞模擬和乘員保護(hù)、汽車外流場(chǎng)的空氣動(dòng)力學(xué)分析等。2

3、.12.1疲勞壽命分析疲勞壽命分析結(jié)構(gòu)的疲勞破壞是其主要的失效形式，因此結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命是其強(qiáng)度和可靠性研究的主要內(nèi)容之一。汽車疲勞壽命分析主要研究汽車整車及各部件的動(dòng)、靜疲勞壽命，它有以下4種分析方法：(1)根據(jù)SN曲線進(jìn)行總壽命評(píng)價(jià)分析是最傳統(tǒng)的總壽命分析方法。這種方法對(duì)裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展不加以明確區(qū)分，能夠預(yù)測(cè)到有較大的損傷和破壞后的總壽命。當(dāng)然，這種方法也能夠?qū)Σ牧显谝幌盗醒h(huán)載荷作用下各部位的損傷度，剩余壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)。(

4、2)根據(jù)EN曲線進(jìn)行萌生壽命分析是所謂的裂紋萌生分析法。它根據(jù)關(guān)鍵真時(shí)還都是采用傳統(tǒng)的數(shù)值積分方法，如：四階RungeKutta法、Gear法、Newmark法等。2.32.3NVHNVH分析分析汽車NVH分析的方法主要有：(1)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法主要應(yīng)用于底盤懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系統(tǒng)低頻范圍的建模與分析。(2)有限元方法，一方面，適用于車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)、車室內(nèi)部空腔噪聲的建模分析；另一方面，與多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法結(jié)合來(lái)分析汽車底盤系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)

5、特性，效率能大大提高。常見的有限元計(jì)算方法是由變分法和加權(quán)余量法發(fā)展而來(lái)的里茲法和伽遼金法、最小二乘法等。(3)邊界元方法與有限元方法相比，能方便地處理無(wú)界區(qū)域問(wèn)題，但計(jì)算速度較慢。此法在處理車室內(nèi)吸聲材料建模方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它與有限元方法都較適合于中、低頻范圍。(4)統(tǒng)計(jì)能量分析方法對(duì)于中、高頻(300Hz以上)的汽車NVH特性預(yù)測(cè)，如果采用FEM建立模型，將大大增加工作量而且準(zhǔn)確度并不高，此時(shí)采用SAE方法是比較合理的。統(tǒng)計(jì)能量

6、分析方法可快速、準(zhǔn)確地模擬中高頻段聲學(xué)特性。2.42.4碰撞模擬和乘員保護(hù)碰撞模擬和乘員保護(hù)汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)中包含5個(gè)方面的內(nèi)容，即：前撞、后撞、側(cè)撞、頂部壓垮和側(cè)門強(qiáng)度。汽車碰撞仿真主要進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)的耐撞性研究、碰撞生物力學(xué)研究和乘員約束系統(tǒng)及安全內(nèi)飾件研究。車身結(jié)構(gòu)的耐撞性主要研究汽車，特別是轎車車身對(duì)碰撞能量的吸收特性，尋求改善車身結(jié)構(gòu)抗撞性的方法，在保證乘員安全空間的前提下，使車身變形的碰撞能量最大，從而使傳遞給車內(nèi)乘員的碰撞能