[发明专利]一种汽车钢板弹簧多体模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车悬架动力学分析模型的构建方法，具体涉及一种钢板弹簧多体模型的构建方法，应用于汽车悬架动力学、整车操纵稳定性以及平顺性分析。

背景技术

随着CAE技术的快速发展，汽车悬架动力学分析、平顺性分析技术应用日趋广泛。钢板弹簧是汽车悬架众多弹性元件中应用最为广泛的一种，常应用于货车的前后悬架，客货两用车、微车、皮卡车、越野车的后悬架，因此钢板弹簧模型建立在整车多体建模中有着及其重要的地位，而钢板弹簧由多片钢板组成，簧片间干摩擦对车辆平顺性有重要影响。虽然钢板弹簧建模方法日渐成熟，但是大部分建模方法仅能较准确的反映钢板弹簧静态刚度，而钢板弹簧由于干摩擦形成的动态刚度则无法准确反映，或者由于结构的复杂性，不能准确反映干摩擦的影响，或者数值计算困难，无法用于仿真。

目前，能够应用于多体动力学仿真分析的钢板弹簧多体建模方法主要有：有限元模态法、国际汽车工程学会推荐的三段梁法、变截面弯曲梁单元法。

有限元模态法利用有限元软件计算钢板弹簧模态，输出模态中性文件，然后将模态中性文件导入多体仿真程序中，并添加簧片间摩擦力和接触力，该过程是这种方法的关键点和难点，这个难点目前还没有较好的解决方案。

三段梁法的原理是将板簧总成简化为三段，通过函数拟合板簧弹力随其变形的变化关系，该方法完成的模型与实际结构相差甚远，不能准确反映悬架运动特性，板簧与车身接附点处的受力也不够准确，无法很好地指导设计工作。

变截面弯曲梁单元法的原理是把钢板弹簧离散成变截面弯曲梁单元，若想要获得较为准确的模型，需要将钢板弹簧离散为足够多的单元，该方法需逐一建立每一个梁单元，建模过程繁琐，簧片间的接触力也不易准确建立。

以上几种方法都能够较好放映钢板弹簧的静态刚度，但是都不能有效的反映钢板弹簧的干摩擦力，有的建模复杂，有的计算困难，有的无法仿真。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车钢板弹簧多体模型的构建方法，该方法基于动态摩擦力模型构建的钢板弹簧多体模型，不仅能够准确反映板簧静态刚度，而且能够反映干摩擦力造成的动态特性，并且具有良好的数值计算稳定性。

本发明所述的一种汽车钢板弹簧多体模型的构建方法，包括以下步骤：

第一步，钢板弹簧静刚度及动态力测试；

将钢板弹簧通过支座支撑于导轨上，操纵静态作动器缓慢加载，记录载荷与钢板弹簧的变形，测试钢板弹簧的静态刚度；

第二步，建立动态摩擦模型；

根据动态力测试结果进行模型参数辨识；使用Dahl(国外人名)摩擦模型作为摩擦力的动态模型，其摩擦力的微分方程为：

dFdt=dFdxdxdt=σ[1-FFcsgn(v)]αv]]>

其中，需要辨识的参数：σ为刚度系数，Fc为库伦摩擦力，α为过渡系数；

需测量或计算的参数：x为摩擦部件的相对位移，v为摩擦部件的相对速度，F为动态摩擦力；

参数辨识：

钢板弹簧动态力f_i＝f(t_i，σ，f_c，α)＝ma+k_ss+F_d；

钢板弹簧动态力测试结果为Fi