ADMAS軟件在汽車虛擬試驗(yàn)中的應(yīng)用

摘 要：ADAMS軟件廣泛應(yīng)用于汽車零部件設(shè)計(jì)與優(yōu)化、整車性能分析評(píng)價(jià)與預(yù)測、新技術(shù)開發(fā)以及制造。通過Adams/Car的仿真環(huán)境，汽車工程師可以在虛擬環(huán)境中對于不同的路面、不同的實(shí)際條件反復(fù)測試他們的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī)技術(shù);ADAMS軟件;虛擬試驗(yàn)

虛擬樣機(jī)技術(shù)綜合了多種先進(jìn)方法和技術(shù)，因其在縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期、降低成本以及提高企業(yè)效率等方面起到了明顯推動(dòng)作用而得到快速發(fā)展，主要在汽車制造業(yè)和武器裝備制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。作為虛擬樣機(jī)分析軟件的杰出代表，美國MDI公司開發(fā)出的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件ADAMS，已經(jīng)被世界各行業(yè)許多主要制造商采用，占據(jù)了機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件51%的市場份額。在汽車設(shè)計(jì)制造業(yè)中，ADAMS廣泛應(yīng)用于汽車零部件設(shè)計(jì)與優(yōu)化、整車性能分析評(píng)價(jià)與預(yù)測、新技術(shù)開發(fā)以及制造。利用該軟件進(jìn)行新產(chǎn)品的性能分析，已經(jīng)成為汽車研發(fā)過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

ADAMS功能日益完善，所提供的ADAMS/Car等汽車專業(yè)模塊，能夠幫助汽車工程師快速創(chuàng)建高精度的參數(shù)化數(shù)字樣機(jī)和汽車的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真模型，進(jìn)行汽車的動(dòng)力性能、操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、乘坐舒適性等整車性能仿真分析。用戶可以利用Adams在計(jì)算機(jī)上建立和測試虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線仿真，了解汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)性能。

Adams/Car是面向汽車行業(yè)和基于模板的建模和分析工具，它不僅包含了很多懸架模型，還包含一系列車輛開發(fā)中用到的仿真工況和設(shè)計(jì)仿真時(shí)關(guān)心的輸出。應(yīng)用Adams/Car可以快速建立和測試整車和子系統(tǒng)的功能化虛擬樣車，可以幫助在車輛研發(fā)過程中節(jié)省時(shí)間、降低費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)，提升新車設(shè)計(jì)的品質(zhì)。通過Adams/Car的仿真環(huán)境，汽車工程師可以在虛擬環(huán)境中對于不同的路面、不同的實(shí)際條件反復(fù)測試他們的設(shè)計(jì)，從而得到滿意的結(jié)果。本文主要從以下幾方面介紹ADAMS/Car在汽車虛擬試驗(yàn)中的應(yīng)用。

一、汽車動(dòng)力性能

對汽車而言，車輛動(dòng)力學(xué)性能尤為重要。為了降低產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，在樣車制造出之前，利用數(shù)字化樣機(jī)對車輛的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，并優(yōu)化其參數(shù)十分必要。

ADAMS/Car Package包括一系列的汽車仿真專用模塊，用于快速建立功能化數(shù)字樣車，并對其多種性能指標(biāo)進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)。用ADAMS/Car Package建立的功能化數(shù)字樣車可包括以下子系統(tǒng)：底盤（傳動(dòng)系、制動(dòng)系、轉(zhuǎn)向系、懸架）、輪胎和路面、動(dòng)力總成、車身、控制系統(tǒng)等。借助數(shù)字樣車，通過ADAMS/Car提供的加速試驗(yàn)功能可以進(jìn)行樣車的動(dòng)力性虛擬試驗(yàn)，通過試驗(yàn)對樣車的動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，仿真分析結(jié)果將以動(dòng)畫和數(shù)據(jù)曲線的形式給出來，可以完全再現(xiàn)真實(shí)樣車動(dòng)力性試驗(yàn)的過程。

二、汽車的制動(dòng)性能

車輛的制動(dòng)性能是車輛主動(dòng)安全性能中最重要的性能之一。汽車的制動(dòng)性能主要通過試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，通過測試汽車的制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度、制動(dòng)時(shí)間等參數(shù)以及車輛在轉(zhuǎn)彎或變更車道時(shí)制動(dòng)方向的穩(wěn)定性給出評(píng)價(jià)結(jié)果。

ADAMS/CAR模塊的整車制動(dòng)仿真中包括直線制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎制動(dòng)，直線制動(dòng)仿真時(shí)需輸入開始時(shí)間、初始速度、路面條件和檔位等參數(shù)，轉(zhuǎn)彎制動(dòng)仿真時(shí)還需輸入轉(zhuǎn)彎半徑、制動(dòng)減速度、側(cè)向加速度等參數(shù)。制動(dòng)仿真結(jié)果，可以通過結(jié)果的數(shù)據(jù)文件查看，也可以進(jìn)入后處理窗口查看各種數(shù)據(jù)曲線，包括制動(dòng)過程中的制動(dòng)管路壓力、制動(dòng)力矩、制動(dòng)距離、車速、減速度、輪速等制動(dòng)性能參數(shù)以及整車和其他部件參數(shù)的變化曲線，還可以利用動(dòng)畫對整個(gè)制動(dòng)過程進(jìn)行演示。

三、汽車的操縱穩(wěn)定性

汽車的操縱穩(wěn)定被稱為“高速車輛的生命線”。隨著現(xiàn)代汽車行駛速度的不斷提高，操縱穩(wěn)定性更加受到重視。ADAMS/Car中包括各種操縱穩(wěn)定性虛擬仿真工況，如方向盤角階躍、斜坡和脈沖輸入、蛇行穿越試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)等全部試驗(yàn)工況，非常便于對數(shù)字樣車進(jìn)行操縱穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)。針對各種影響因素——輪胎、懸架、軸荷、質(zhì)心位置和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等對操縱穩(wěn)定性的分析評(píng)價(jià)，可以通過ADAMS/Car的參數(shù)化模型的優(yōu)勢，進(jìn)行定性和定量分析。在計(jì)算機(jī)上建立簡化到一定程度的模型，輸入駕駛員對汽車的各種操縱信號(hào)，解算出系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和頻域響應(yīng)，以此表征汽車的操縱穩(wěn)定性能。

四、汽車的平順性

在ADAMS/Car Ride中，定量的平順性指標(biāo)測試，方便車輛平順性能的定量化以及評(píng)估振動(dòng)對乘員的沖擊。ADAMS/CarRide 模塊為ADAMS/Car的即插即用模塊，是進(jìn)行車輛舒適性分析所需要的工具，包括元件、模型以及事件的定義。使用該模塊，可快速完成懸架或整車的裝配模型，然后利用該模塊提供的舒適性分析試驗(yàn)臺(tái)，快速地模擬懸架或整車在粗糙路面上或在實(shí)際的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上所進(jìn)行的各種振動(dòng)性能試驗(yàn)，支持各種激勵(lì)信號(hào)，包括實(shí)測的位移或載荷的時(shí)間歷程信號(hào)，可以同時(shí)考慮輪胎對整車振動(dòng)性能的影響。

ADAMS軟件是分析機(jī)械動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)秀軟件，尤其適合汽車這類復(fù)雜的多體系統(tǒng)。利用ADAMS軟件在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段對整車動(dòng)力學(xué)性能做出較為全面的預(yù)測和評(píng)價(jià)，對于改善整車動(dòng)力學(xué)性能和關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)起到了重要的指導(dǎo)作用。

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