一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法，主要由数据的采集和处理、模型的建立及验证、虚拟迭代、疲劳仿真分析、轻量化设计与验证组成。本发明专利技术综合了样车耐久性道路试验、有限元疲劳仿真和物理台架试验三种疲劳研究方法，并将其应用于工程实践，为今后汽车系统级耐久性和轻量化研究提供了重要参考。重要参考。重要参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法


[0001]本专利技术涉及到车辆疲劳耐久分析和轻量化领域，具体涉及到一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法。

技术介绍

[0002]汽车的轻量化并非简单地降低汽车质量，其前提是建立在汽车的整体品质、性能和造价不变甚至优化的基础之上的。这意味着，要通过先进的设计方法、外观和结构改进、零部件替换或使用新材料最大限度的减轻整车重量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
[0003]耐久性和轻量化作为汽车设计领域的主要课题，如何在保证车辆耐久性的前提下对车辆进行轻量化设计是如今汽车设计中面临的一个主要问题。目前，驾驶室的轻量化设计通常以白色车身的质量、强度或刚度为优化目标，综合考虑驾驶室性能指标的多目标轻量化较少。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法。
[0005]本专利技术采取的具体技术方案是：
[0006]一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法，主要由数据的采集和处理、模型的建立本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法，其特征在于，包括数据的采集和处理、模型的建立及验证、虚拟迭代、疲劳仿真分析和轻量化设计与验证。2.根据权利要求1所述一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法，其特征在于，所述数据采集的目的是在试验场地上获取驾驶室气囊支架位移和加速度信号，然后将其作为虚拟迭代的期望信号；采集数据不能直接用于虚拟迭代，需要利用nCode对数据进行Trend Remove消除数据漂移处理，从而保证疲劳试验的有效性。3.根据权利要求2所述一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法，其特征在于，所述模型的建立包括驾驶室有限元模型的建立和刚柔耦合多体动力学模型的建立；驾驶室有限元模型的建立是为了利用惯性释放法求解其应力场分布，当在外力作用下，若忽视结构体阻尼，惯性释放分析的平衡方程为：式中：F为模型节点的外部载荷矩阵；M是模型的质量矩阵；是模型节点的及速度矩阵；X、Y和Z三向单元力和力矩应用于驾驶室支座和车架之间的连接处，应力响应由Optistruct解算器计算，应力时程计算公式如下：式中：式中σ
ij
，a(t)是应力时程；k为荷载数量；σ
ij，a，k
是ij点静载荷的应力响应；P
k，FEA
是静载荷力的大小。具体而言，X、Y和Z单位力和单位力矩应用于驾驶室的四个悬置点，每个单位载荷设置为一个工况，共24个负荷工况，所建立的这些单位载荷条件对应于虚拟迭代的疲劳载荷谱通道。建立刚柔耦合多体动力学模型，取前半部分车架，对截取后的车架进行网格划分并基于Craig
‑
Bampton模态综合法输出车架MNF柔性体文件，再将生成的MNF文件导入到Adams/car生成刚柔耦合多体动力学模型，对应于试验场测试传感器的安装位置设置好输入输出通道，为后续虚拟迭代做准备；车架的柔性化处理在Adams中基于第二类拉格朗日方程获得的柔性体动力学微分方程可表示为：式中：M、K、D分别为柔性体的质量矩阵、模态刚度矩阵和模态阻尼矩阵；ζ为广义坐标向量；Q为附加载荷向量；G为重力；ψ为约束方程向量；λ为对应于ψ的拉氏乘子向量。4.根据权利要求3所述一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法，其特征在于，所述虚拟迭代的目的是根据实测路谱反求出驾驶室零部件位置的疲劳载荷谱，其是否收敛将直接影响疲劳载荷谱的精度，虚拟迭代的精度则通过时域和频域来判断；求解疲劳载荷谱的流程为：首先，生成随机白噪声信号驱动多体动力学模型，结合相应通道的响应信号，推导出系统的频率响应传递函数：
其中x(t)、x(ω)分别表示白噪声的时域信号和频域信号；y(t)、y(ω)分别表示白噪声激励下的时域响应信号和频域响应信号；H(ω)是多体动力学的频率响应传递函数；引入迭代步骤来减小误差：引入迭代步骤来减小误差：引入迭代步骤来减小误差：式中：k为修正值，使用初始激励信号x0(t)驱动多体动力学系统，以获得响应信号y0(t)，并将其与测试采集信号y
Des
(t)进行比较，用响应偏差校正激励信号，获得激励信号x1(t)的下一次迭代：e0(t)＝y
Des
(t)
‑
y0(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)(10)x1(t)＝x0(t)+a
·
△0(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)其中e0(t)是响应偏差值；Δ0为励磁信号校正量；a是多体系统修正系数。通过多次迭代，使响应信号与期望信号无限接近，最终得到系统的外部激励。5.根据权利要求4所述一种基于疲劳耐久性的商用车驾驶室轻量化方法，其特征在于，所述疲劳仿真分析基于nCode疲劳分析软件，采用应力应变疲劳分析方法，在nCode软件中建立疲劳计算模拟块进行仿真，将仿真结果与实车试验结果对比验证仿真结果的准确性；材料总应变与疲...

【专利技术属性】
技术研发人员：何水龙，李东海，吴星，邓益民，李贝，谭荣彬，陈善彪，施佳能，申富强，王伟，全勇，廖有，张释天，韦尚军，高飞，徐源俊，莫号一，石胜文，陈锦辉，何万嘉，
申请(专利权)人：东风柳州汽车有限公司柳州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：