adamsssh仿真中的路面文件构造

adamsssh仿真中的路面文件构造

亚洲军事模拟分析软件是一种优秀的机械动力学分析软件，在各种机械工程的模拟研究中得到了广泛应用。作为国民经济的支柱产业,汽车行业的发展是关系到国计民生的重大问题,如何减少研发和生产成本,提高车辆性价比将是未来竞争的焦点。ADAMS在设计阶段就能对车辆性能进行仿真与评估,大大减少了物理实验的费用与时间,缩短了产品开发周期,降低了开发成本。然而在ADAMS应用于汽车平顺性仿真过程中,生成各种仿真路面一直是个难点,本文针对此问题,给出了一些解决的途径。1路面谱的频率及不清晰度系数gqn0通常把路面相对基准平面的高度q沿道路走向长度I的变化q(I),称为路面纵断面曲线或不平度函数,作为车辆振动输入的路面不平度,主要采用路面功率谱密度Gq(n)描述其统计特性,Gq(n)一般用下式拟合Gq(n)=Gq(n0)(nn0)−W.Gq(n)=Gq(n0)(nn0)-W.式中:Gq(n)为路面空间位移功率谱密度;n为空间频率,n0=0.1m-1;n0为参考空间频率;Gq(n0)为路面不平度系数,m2/m-1;W为频率指数,决定路面谱的频率结构。国标中按路面功率谱密度把路面按不平程度分为8级。同时,规定了各级路面不平度系数Gq(n0)的范围及几何平均值,分级路面谱的频率指数为W=2。对汽车振动系统的输入除了路面不平度,还要考虑车速这个因素,根据车速将空间频率谱密度Gq(n)换算为时间频率谱密度Gq(f),由时间频率f=un(u为车速),取频率指数W=2,得到路面时间频率谱密度为Gq(f)=Gq(n0)n20uf2.Gq(f)=Gq(n0)n02uf2.2面的基本元素由ADAMS中路面文件的特点可知,路面的基本元素是三角形,首先应对路面进行分析,将其分解为一系列三角形并研究各元素间的组合方式,然后用一定的方法实现。2.1路面文件的生成根据以上分析可知,生成随机路面文件的流程如图1所示。对图1所示流程图,有两种方法可以实现:1)编程法。用编程的方法实现生成Gq(f)数据文件,然后把数据导入ADAMS,用ADAMS里的CreateSpline功能拟合出Gq(f)曲线,然后在ADAMS中对Gq(f)曲线进行INVPSD变换,即可生成q(t)曲线;同时,创建一个[Measure→function],表达式为V×TIME(这里V为确定的车速)。在A/Postprocessor模块中显示q(t)曲线时以所建的Measure为横坐标即得q(I)曲线,把q(I)曲线输出即得q(I)数据。然后编制程序对q(I)数据进行处理得到路面文件。2)非编程法。在选择路面等级和车速,确定Gq(f)表达式(一般形式为y=k×x-2)后,直接在ADAMS中绘制出Gq(f)曲线。然后在ADAMS中对Gq(f)曲线进行INVPSD变换,即可生成q(t)曲线;与此同时,创建一个[Measure→function],表达式为V×TIME(V为确定车速)。在A/Postprocessor模块中显示q(t)曲线时以所建的Measure为横坐标即得q(I)曲线,把q(I)曲线输出即得q(I)数据。利用EXCEL对数据进行相应处理,得到路面文件也可用MATLAB生成一定幅值的随机信号作为路面不平度曲线,再做相应处理,也可得到路面文件,此法生成路面文件与车速无关。比较而言,第二种方法不需要编程基础,但不太方便,适合短期内完成项目的人员;第一种需要编程,但快捷方便,适合长期从事该行业的专业人员。图2、图3分别是车速为60km/h时B级路面的路面不平度曲线图和仿真中的路面图。2.2客车及总质量根据GB4970—85中相关规定,汽车平顺性实验中的脉冲输入采用2种形状的单凸块:三角形和长坡形。三角形凸块形状具体为:①轿车、旅行客车及总质量小于或等于4t的货车h=60mm;②客车(旅行客车除外)、越野车及总质量大于4t但小于20t的货车h=80mm;③总质量大于20t的货车h=120mm。宽度B按需要而定,但必须大于轮宽,长度L规定为400mm。经分析可知,在所生成的A级随机路面或水平路面文件中更改部分节点添加一个三角形凸块或长坡形凸块即可生成脉冲输入路面文件。图4是生成的脉冲输入路面图,中间部分为三角形凸块。2.3汽车表面织构的应用搓板路面是在稍硬路面上形成的、以一定间隔连续出现凹凸的路面,其凸凹形状与汽车的振动特性密切相关。也就是说,汽车非悬架构件的固有振动频率,一般是9～14Hz。假如由于道路环境影响,迫使汽车以均匀的速度行使,非悬架构件便会产生一定周期的振动,因而在路面上便形成了与该振动周期相对应的、间隔一定的凹凸。另外,铺装路面的铺装接缝,也可看作是一种搓板路面。汽车行驶自然形成的典型搓板路面,凹凸间距一般约为1.2m,其计算式为凹凸间距=行使速度/簧下固有频率.根据路面形状特性,搓板路面的路面不平度曲线可看成一系列梯形的组合,梯形形状参数视具体路面而定。由于该路面不平度曲线有一定的周期性,在生成路面文件时,用Excel处理也比较方便,可以避免编程的复杂工作。凹凸间距为1.2m,车速为60km/h时生成的搓板路面如图5所示。3fft变换曲线在ADAMS中建立某商务车52自由度整车模型,对于随机路面车速从0开始加速至60km/h,保持稳速行驶在所生成路面上,其质心垂直方向加速度及FFT变换曲线如图6所示。由加速度功率谱密度可以看出,0～50Hz内都有振动,而一般路面随机激励的频率在0～35Hz范围内,故可认为生成路面正确。对于脉冲输入路面的仿真,因路面简单,在此不做验证。对于搓板路面,样车以60km/h行驶其上时的质心垂直加速度及FFT变换曲线如图7所示。由图可见,FFT变换曲线中有一明显峰值,该处频率为12.064Hz,