虚拟迭代技术在台架试验中的应?

艾正冬　王?东　??伦　李赫

摘要：在ADAMS/CAR中建?了六?由度1/2前悬架系统台架多体动?学模型，以?辆试验场实测?轮六分?作为?标信号， 以台架线性作动器驱动（ ?、位移） 作为输?信号， 在FEMTAT_Lab虚拟迭代软件中建?六分?信号与台架试验驱动信号间的传递函数，通过传递函数反求台架试验驱动并作为输?载荷。通过系统级输?（轮端）提取底盘关键零部件动态载荷谱，为后期零部件台架试验提供试验参数。

关键词：虚拟迭代;多体动?学;台架试验;载荷谱;ADAMS;FEMTAT_Lab

中图分类号： U463 收稿?期：2022-03-26

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.06.023

1 前?

系统级的台架验证是新平台?型可靠性验证的重要?段。当前系统级台架复现整?道路试验?况的主要?段为：采集道路试验六分?载荷谱，并以其为?标信号作为台架试验输?，台架测试系统安装六分?仪（ 如KISTLER、MSC等），以六分?为迭代信号进?台架试验。?般主机?采?轴耦合道路模拟试验机（如MTS329）配合WFT六分?仪实现以上台架过程，该?法对硬件要求极?，成本巨?，设备投?约2 000万元。

本?采?台架试验结合虚拟仿真的?法，以线性作动器代替轴耦合道路模拟试验机，搭建六?由度1/2前悬架系统试验台，以虚拟迭代的?法代替六分?仪，最终求解出线性做动器驱动信号。多体仿真中载荷获取主要有两种?式：半解析法和完全解析法[1]，本?采?半解析法中的虚拟迭代法。

2 采集载荷谱针对某独?悬架商??进?试验场载荷谱测试?作。试验初期，在确保试验?状态满?GB/T 12534《汽?道路试验?法通则》规定的条件下，测试如下信号：a.轮端六分?;b.轮?位移;c.减振器轴向?。以?春某试验场为道路输?，测试以上8个相关信号（WFT信号6个，拉线信号1个，应变信号1个）。

3 建?多体动?学模型

1/2前悬架系统多体动?学模型包含的?般部件主要有上控制臂、下控制臂、转向节、轮毂、转向拉杆，其包含的?学元件主要有螺旋弹簧、减振器、橡胶衬套、缓冲块。?学元件的特性均由台架测试得出，并以属性?件的?式赋值到ADAMS软件中[2]，如：弹簧的刚度特性、减振器的?功特性、橡胶衬套的四向（径向、轴向、翘曲、扭转）刚度特性、缓冲块的垂向刚度特性等。

台架测试系统多体动?学模型包含的?般部件主要有：2个线性作动器Z向、3个线性做动器Y向，4个?导向杆、线性作动器X向，轮边适配器。

1/2前悬架系统与台架测试系统装配后的多体动?学模型如图1所?。系统中零部件的质量、质?位置、转动惯量等参数由三维设计软件Creo测算得出。

4 虚拟迭代与结果分析

4.1 虚拟迭代?法

本?采?FEMTAT_Lab软件中VI模块进?虚拟迭代?作。它能够调?外部多体仿真软件（ A D A M S 、RecurDyn、simpack）求解器，通过迭代原理?限趋近?标信号，最终求解驱动信号并计算零部件内部载荷。VI模块的主要部分包括：a.设置求解器及调??件（adm）;b.输?、响应信号通道设置;c.?噪声?成;d.传递函数、逆函数?成;e.附加的评估条件;f.迭代计算[3]。

4.2 虚拟迭代原理

虚拟迭代法以实测的信号为?标信号，通过多体模型反求系统的驱动信号，迭代原理[4-5]如下：

a.在输?通道以?噪声u （s）驱动多体模型，在输出通0道计算输出响应y（s），求得系统的传递函数：F（s）= y（s）/ 0 0u （s），进而求得逆函数F（-1 s）。

b.设?标信号y（s），根据u （s）= F（-1 s）×y（s）反求驱动 d 1 d信号。

c.初始驱动信号u （s）激励多体模型得到响应信号y（s）， 1 1因传递函数的精确性及系统的?线性，?标信号y（s）与y d 1（s）必然存在?定误差。

d.?修正算法将逆函数F（-1 s）固定，通过以下公式反复迭代，直到?标信号与响应信号之间的误差满?精度要求，停?迭代。

4.3 响应、输?信号设置

在ADAMS中通过Request的形式建?8个响应信号（6个?分量信号，1个轮?位移信号，1个减振器轴向?信号）。其中Ch1?Ch6为迭代信号参与迭代计算;Ch7、Ch8为监控信号，不参与迭代计算，?以验证模型，如表1所?。

在ADAMS中通过Gforce、motion的形式建?6个驱动信号（4个载荷驱动，2个位移驱动），模拟线性作动器的驱动输?，如表2所?。

4.4 仿真结果

虚拟迭代反求的驱动信号将作为试验输?提供给台架迭代系统，虚拟迭代准确性不?将直接导致台架试验输?不准确。?般当伪损伤之?在0.5?2范围内就可以认为迭代精度满?需求[3]。取实测载荷谱30s搓板路段信号作为?标信号，虚拟迭代过程中各通道伪损伤之?变化曲线如图2所?。

在迭代?第15次时，各通道的伪损伤值已趋于稳定，如表3所?，Ch1?Ch6的伪损伤?值在0.9?1.2之间，精度很?;Ch7、Ch8的伪损伤?值为0.77、1.45，精度低于Ch1?Ch6，但也位于0.5?2范围内，可以接受。Ch1?Ch6是迭代信号参与迭代计算，其修正过程是闭环的，为使其趋近?标信号FEMTAT_Lab软件会不断调整输?驱动;Ch7、Ch8是监控信号不参与迭代计算，其修正过程是开环的，它的作?是与实测信号对?，综合评估虚拟迭代的准确性。

FEMTAT_Lab?成的第15次驱动信号即可当做台架的输?信号，提供给线性作动器的迭代软件（如MTS的Rpc、Servotest的ISC等），?以在现实台架上驱动悬架系统进?可靠性验证。

5 提取关键零部件载荷谱

以第15次求得的驱动作为输?，驱动多体仿真模型，在关键零部件处建?输出请求，提取零部件外联点处的载荷谱。提取的载荷谱可作为零部件级台架验证的输?条件，也可?作零部件的FAE仿真分析。以转向节上球铰点为例，提取的载荷谱如图3所?，后三个通道的输出始终为零，这是由于球铰只能传递3个?向的?而不能传递3个?向的扭矩，这与实际情况是完全吻合的。

6 结语

本?通过台架试验与仿真分析相结合的?法，在ADAMS软件中搭建了六?由度1/2前悬架系统台架多体动?学模型，利?FEMTAT_Lab软件调?ADAMS求解器，获得了产?所需?轮六分?的线性作动器驱动信号，?以在现实台架上驱动悬架系统进?可靠性验证。提取了底盘关键零部件外联点处的载荷谱，?以开展零部件级台架验证及零部件FAE仿真分析。该?法对降低台架试验投?、缩短验证周期、提升台架试验准确度具有重要意义。

参考?献：

[1] 李?，郭孔辉，丁海涛，等.汽?耐久性分析底盘载荷预测?法研究综述[J].科学技术与?程，2010，10（24）：5960-5964.

[2] 陈军.MSC.ADAMS技术与?程分析实例[M].北京：中国?利?电出版，2008.

[3] 李鹏宇，尹辉俊，官勇健，等.基于整?动?学模型的虚拟迭代技术分析[J].汽?使?技术，2019（8）：70-73.

[4] 孟科委，王启栋，胡?芳，等.基于虚拟迭代的某重型商??驾驶室疲劳分析[J].合肥?业?学学报（?然科学），2021，44（2）：158-163.

[5] 付春?，曾超，刘宏杰，等.基于虚拟迭代的装载机后处理?架载荷谱获取?法[J].现代制造?程，2021（1）：17-21.

作者简介：

艾正冬，男，1989年?，底盘试验?程师，研究?向为商??底盘台架试验。614304DE-6094-4355-AE27-CC9F428BDFB9