Car Ride基础.docx
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CarRide基础
ADAMS/CarRide平顺性仿真
1.概述
ADAMS/CarRide是在ADAMS2003版中新发布ADAMS/Car即插即用的模块;它是与世界上主要汽车制造商合作用户开发的汽车平顺性虚拟环境,将数字化汽车 ADAMS/CarRide包括了在汽车平顺性频域分析方面建模 我们一般大致将车辆振动频率在150Hz以下时划分为振动,超过150Hz的就是噪音和啸鸣。 在ADAMS/CarRide中用虚拟四柱实验台对ADAMS/Car轿车模型进行仿真实验,四柱实验台提供多种时域分析和频域分析<频域分析需要ADAMS/Vibration模块支持)。 用户可以通过对实验台输入力或位移的RPCIII格式数据文件 使用ADAMS/CarRide必须基于一个现存的汽车虚拟原型或子系统数据库,该原型即可以用于操作稳定性分析也可以用于平顺性分析,对于某一具体的汽车原型来讲,实际上它们使用的就是同一个数据库,这样,用户只需要建立一次汽车模型就可以使用它完成操作性和平顺性仿真。 需要说明的是,数据库共用是指在子系统层级上的,原因是每种装配组合中已包含了对应的实验台,如果没有与仿真分析适应的实验台,仿真就不可能执行;用于执行的仿真装配组合至少含有必须的子系统,例如,整车组合必须是至少由前后悬挂、前后轮胎、转向系统、车身6个子系统组成且子系统零件是基于模板建立的。 与同样用于振动响应分析的ADAMS/Vibration不同,ADAMS/CarRide提供振动动作执行器即四柱实验台是固定的只能作垂直方向的振动剂值输入,但ADAMS/CarRide只需在设置界面上定义车速就可以通过四柱实验台仿真汽车行驶在不平路面时的振动响应,包括区分左右轮辙和后轮滞后,使得路面PSD响应研究变得极为容易;虽然ADAMS/Vibration也提供了PSD输入的交叉相关方法,但要从随机不平路面取得左右轮辙的相关参数却颇为不易。 此外,ADAMS/CarRide还可以高精度地转换弹性元件<减震器、轴套、液压阻尼胶座、轮胎)的数字属性,作为单独的对象进行分析研究,ADAMS/CarRide在弹性元件库提供了: ∙基于MATLAB定义的Monroe<蒙诺)公司GSE ∙由Audi公司提供的液压阻尼胶座模型; ∙按照Pfeffer教授提出的FIELD单元建立的轴套模型; ∙一个最新的SWIFT轮胎模型; 2.加载ADAMS/CarRide ADAMS/CarRide作为ADAMS/Car的插件,不能脱离ADAMS/Car界面独立运行;既需要ADAMS/Car的支持,同时还必须ADAMS/Tire模块的支持<不包括ADAMS/Car本身所需的支持模块);这意味着要使用平顺性功能就要拥有上述所有模块的程序和许可证。 加载ADAMS/CarRide: ●启动ADAMS/Car; ●Tools->PluginManager; ●在插件表中找到aride选择当前加载 ADAMS/CarRide载入后在ADAMS/Car界面上多出了一个新的Ride菜单如下所示: 3.基于四柱实验台的整车平顺性仿真 与其他ADAMS仿真流程一样,应该执行的流程是: 打开模型,设置仿真参数,执行仿真,后处理;稍有不同的是,在ADAMS/CarRide仿真设置卡上可以完成打开模型,装配模型、设置仿真参数三个功能;当然,也可以按常规操作。 3.1界面操作与设置: Ride->Full-VehicleAnalysis->Four-PostTestRig ` 3.2整车模型的导入或创建 分析同的整车模型可以在当前会话中选择,也可以从数据库中选择或在会话界面直接新建,在新建时注意整车模型至少所需要的子系统和实验台的选择,对于平顺性仿真实验,应选择平顺性用四柱实验台<_ARIDE_FOUR_POST_TESTRIG)。 3.3整车平顺性仿真界面的设置 <当选项的内容与ADAMS/Car一致时,就不再说明) 选项 说明 Full-VehicleAssembly 选择或装配用于仿真的装配组合 BasisforNumberofOutputSteps 仿真输出步数设置,选择下列工程之一,在“TargetValueForBasis”文本框中输入设置值: ∙numberofoutputsteps-对所有输出变量设置共同输出步数,相当于设置从0时间到仿真结束时间内的输出步数。 ∙outputinterval-设置仿真时间,ADAMS/Car根据时间自动计算总输出步数。 ∙outputfrequency-设置输出仿真结果的频率下限。 ∙min.numberofoutputsperinput-该选项只适用于输入为正弦扫描的情景,设置输出频率为在“TargetValueForBasis”文本框中输入值乘上扫描频率的最大值;输入值在10到20之间,最好是20,不可小于6。 注意: “NumberofOutputSteps”、“OutputInterval”、“OutputFrequency”和“Min.NumberofOutputStepsPerInput”等四栏由ADAMS根据设置输出的设置自动计算。 ActuationType 选择四柱实验台执行器运动模式: ∙displacement位移 ∙velocity速度 ∙acceleration加速度 ∙force力 注意,执行器控制的选择有时与其他选项有关;例如: 如果选择的执行器是力控制,那么输入位置就自动的设为车轮轴心; InputSource 选择作执行器的控制源: ∙arbitrarysolverfunctions任意解算器函数 ∙roadprofiles路面轮廓<只支持位移控制方式) ∙sweptsine正弦波扫频 ∙RPCfilesRPC格式文件 InputLocations 选择执行器作用部位: ∙beneathtires–轮胎接地处 ∙wheelspindles-车轮轴心 如果设置控制源为正弦激振,将显示下列2个选项: StartFrequency 固有频率 EndFrequency 终止频率,初始频率与终止频率之间没有必然的大小关系。 下面3个选项名称随执行器模式ActuationType不同而改变,例如执行器运动模式为加速度,标签则改变为加速度幅值AccelerationAmplitude。 DisplacementAmplitude 幅度 ExcitationMode 当执行器的控制源为正弦波扫频激励时,执行器激励模式有下列选项: ∙Heave: 所有执行器同相运动 ∙Pitch: 左右执行器同相,但后轮上的执行器滞后180度。 ∙Roll: 一侧<左和右)同相,但右侧执行器滞后180度。 ∙Warp: 左前和右后同相,右前和左后同相但滞后180度,模拟翘曲路面上的运动。 ActiveActuators 当执行器的控制源为正弦波扫频激励时设置执行器的激活状态,没有被激活的执行器在仿真时处于停止位置;该选项与激励模式 如果设置执行器的控制源为任意的解算器函数 注意: 在下列选项的文本框 图标调用函数构造器 SolverFunctionUnits 为下拉式选择菜单,设置解算器函数表达式单位,此处的单位设置与执行器的控制模式 当设置执行器的控制源为路面轮廓时,在ADAMS/CarRide仿真设置卡上出现一个名为SetUpRoadProfiles的按扭,用于路面轮廓的设置,设置卡如下所示。 图路面轮廓设置——表格函数与PRC文件组合 图路面轮廓设置——RPC文件图路面文件设置——表格函数 3.4路面轮廓的设置 在设置路面轮廓以前,首先要基于一个被打开的整车模型并与四柱实验台的连接完毕,路面轮廓设置卡如上所示,设置要求如下: ProfileSource 选择驱动执行器位移的路面轮廓文件类型: ∙RPCfiles-RPCIII格式文件,RPCIII格式的路面文件用于表述实际道路的随机不平度,它可以是路面实测的数据或使用路面轮廓发生器生成的数字模型。 ∙tablefunctions-表格函数;表格函数为TeimOrbit格式的文件,用户可以使用曲线管理器 ∙sumRPCfiles&tablefunctions-上述两种文件之和并取大值作为位移量输入到实验台的执行器,例如,仿真汽车行驶在有一定不平度路面上遇到凸块的情景就需要同时使用RPC文件和表格函数。 VehicleSpeed 汽车前进速度,注意该速度不能为负值。 CalculatedWheelbase 计算轴距,按设计位置<不是静平衡位置)对整车模型左右轴距平均;实际上,整车模型被打开后,计算轴距值由ADAMS/CarRide自动计算。 CalculatedTimeLag 在设定速度下,后轮滞后前轮的时间,同样由ADAMS/CarRide自动计算。 如果设置ProfileSource为RPCfiles,ADAMS/CarRide显示下列选项: 标签: RPCFilesWithRoadProfiles-LeftWheeltrackProfile/RightWheeltrackProfile FileName 对左右轮辙分别选择RPCIII格式的路面轮廓文件<.rsp)。 ChannelNumber 输入通道<一边轮辙)号,注意当使用路面轮廓发生器 如果设置ProfileSource为sumRPCfiles&tablefunctionsortotablefunctions,ADAMS/CarRide还显示下列选项: 标签: Table-FunctionPropertyFilesWithRoadProfiles-LeftWheeltrackProfile/RightWheeltrackProfile FileName 对左右轮辙分别选择TeimOrbit格式<.rpt)的表格函数。 按图标 启动该轮辙轮廓曲线编辑器: Road–profileCurveEditorforTabularFunctions 3.5使用路面轮廓发生器 路面轮廓发生器是ADAMS/CarRide提供的一个基于Sayers数字模型的路面生成工具;该模型是一种经验模型,综合了许多不同类型道路测量参数并给出了左右轮辙路面轮廓参数。 模型输入量长度单位是m,输出左右轮辙随机高度为mm。 建模理论见参考文献1,2。 3.5.1启动路面轮廓发生器 Ride->Tools->Road-ProfileGeneration界面如下: ElevationPSDParameter: Ge 空间功率谱密度 VelocityPSDParameter: Gs 速度功率谱密度 AccelerationPSDParameter: Ga 加速度功率谱密度 ProfileLength 路面模型长度 SampleInterval 采样间隔 CorrelationBaselength 道路表面波长关联长度,推荐为5m OutputFilenameForRPCIIIFile 路面轮廓文件保存的位置和名称,文件格式为RPCIII;创建后的路面轮廓文件可以用ADAMS/PostProcessor进行观察,注意X轴的单位m。 ChannelNameforLeftWheeltrack 左边车轮轨迹的通道名称 ChannelNameforRightWheeltrack 右边车轮轨迹的通道名称 SeedForRandomNumbers 输入一个整数作为随机数发生器的种子,为Sayers模型生产高斯分布的随机数; ∙如果输入的种子数为负值,ADAMS/CarRide将使用计算机时钟作为种子;这样,既是同样的设置也会导致建立的路面轮廓文件参数是不同的; ∙如果输入的种子数大于0,将ADAMS/CarRide以实际输入数作为种子数;这样,同样的设置产生的路面轮廓文件时一致的。 PSD 功率谱密度 3.5.2在Sayers模型中的参数示例 下表的样例参数来自参考文献1的附录E,其中IRI IRI路面粗糙度 Ge空间功率谱密度 Gs速度功率谱密度 Ga加速度功率谱密度 路面类型: <大约相当于) 光滑沥青路面 75 1184 0 6 0 沥青路面 150 2367 0 12 0.17 粗糙沥青路面 225 3551 0.003 20 0.20 光滑水泥路面 80 1263 0 1 0 水泥路面 161 2541 0.1 20 0.25 粗糙水泥路面 241 3804 0.1 35 0.3 图常见路面与国际路面粗糙度的关系
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