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一文讲清ADAMS/CAR如何搞定汽车仿真分析

03/06 08:53
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ADAMS全称Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,是海克斯康(HEXAGON)集团下属公司MSC Software开发的机械系统动力学自动分析软件。其以独特的底层建模功能、专业的部件及系统分析能力、灵活多样的后处理方法等优势,广泛地应用于航空航天、铁道、船泊、军工、工程机械、汽车等诸多行业,并成为部分行业的首选仿真分析软件。

使用ADAMS软件,用户可以快速搭建所需复杂机械系统的虚拟样机,调试出足够精确的仿真模型,进行各种针对性的仿真分析及优化,在保证产品功能、性能、质量的前提下,缩短产品开发周期,降低开发费用。

ADAMS模块构成

ADAMS软件广泛应用于各种机械行业,根据不同的行业,为提高应用效率和专业化,ADAMS的诸多模块可分为基础模块、专业模块、功能扩展模板、CAD接口模块、工具箱五大类,见下表。

 ADAMS模块构成
模块分类 模块用途 模块名称
基础模块 前处理模块 ADAMS/View
求解器模块 ADAMS/Solver
后处理模块 ADAMS/Postprocessor
专业模块 汽车模块 ADAMS/Car
传动模块 ADAMS/Driveline
柔性体处理模块 ADAMS/Flex
底盘模块 ADAMS/Chassis
机械专业模块 ADAMS/Machinery
功能扩展模块 集成优化模块 ADAMS/Insight
联合仿真模块 ADAMS/Co-simulation
疲劳耐久模块 ADAMS/Durability
振动分析模块 ADAMS/Vibration
线性化求解模块 ADAMS/Linear
CAD接口模块 CAD数据接口 ADAMS/Exchange
ADAMS/Translators
工具箱 钢板弹簧工具箱 Leafspring
Toolkit

基础模块也称为核心模板,其主要包含前处理模块ADAMS/View,求解器模块ADAMS/Solver,后处理模块ADAMS/Postprocessor。

(1) 前处理模块ADAMS/View

ADAMS/View模块是可视化的前处理环境,其主要建立前期的模型,并利用内嵌式ADAMS/Solver模块可以对模型进行解算分析。

实际工程中,ADAMS/View模块大多用于常规通用机械结构的仿真分析。

(2) 求解器模块ADAMS/SolverADAMS/Solver模块是ADAMS软件的求解器,其包含了稳定可靠的Fortran求解器和功能更为强大的C++求解器,供用户选择使用。该模块大多情况下集成在ADAMS/View、ADAMS/Car等模块下使用。

(3) 后处理模块ADAMS/Postprocessor其主要功能是对仿真分析结果及演示动画的处理。

ADAMS/Car模块介绍

ADAMS/Car模块是ADAMS的汽车专业模块,内置了ADAMS/Solver求解器模块及其他即插即用插件,可脱离主模块独立运行。不同于ADAMS/View,ADAMS/Car模块以汽车工程语言和思维,轻松实现车辆的建模及仿真分析,以其专业性和高效性应用于乘用车和商用车行业。ADAMS/Car在底盘动力学开发中主要应用简述如下。

(1) 悬架建模及K&C仿真分析悬架建模及K&C仿真分析是ADAMS/Car最基础的应用之一,其包含悬架模板的建立,悬架子系统和装配体的组建,衬套、弹簧、减振器等弹性元件属性文件的设置,零部件重量的调试,仿真工况设置及结果输出等内容。

悬架K&C仿真可以模拟分析悬架在不同工况下的运动特性,如平跳和侧倾工况下的车轮前束角(Toe)、外倾角(Camber)变化特性;转向工况下的主销参数等;纵向力加载工况下的纵向力轮心柔度(Longitudinal Wheel Centre Compliance)等。

悬架K&C仿真分析是基于悬架装配体和仿真工况完成的,如下图所示。

图1.悬架K&C仿真分析基础要素

(2)整车建模及操稳仿真分析

相较于悬架建模,整车建模要复杂得多,且工程量也相对较大。整车模型由多个子系统及对应试验台构成,模型调试后可以完成GB/T6323和ISO对应的各项操稳试验,同时用户也可自定义操稳试验。通过自带的数据处理功能,ADAMS/Car不仅能输出时域下的各项重要指标,也可输出频域下的关键指标。整车操稳仿真也是基于整车装配体、仿真工况(含路面文件)共同完成的,如下图所示。

图2.整车操稳仿真分析基础要素

(3) 整车建模及平顺性仿真分析 ADAMS/Car整车平顺性仿真分析有两种方式:一种是基于ADAMS/Car Ride的四立柱试验台仿真分析;另一种是基于虚拟路面模拟实车的仿真分析,分别如下图所示。

(4)静态及动态载荷提取与分解静态载荷提取与分解主要针对悬架系统,其目的是提取各工况下目标部件的静态载荷,用来分析零部件的结构强度,如下图所示。

 

图5.静态载荷提取与分解基础要素

动态载荷提取与分解也是提取部件硬点处的力,但不同之处在于其提取的是基于时间历程的动态力,主要用于零部件的疲劳耐久分析。动态载荷提取与分解主要有三种方法,图4所示可理解为基于VPG虚拟路面技术的方法,另两种方法分别是基于路面载荷谱的车身固定法和虚拟迭代法,其中,虚拟迭代需联合第三方软件,如FEMFAT LAB。

(5)部件分析

ADAMS/Car模块内嵌有特殊部件分析功能,如液压衬套分析可辨识衬套的重要特性参数,轮胎试验台可进行轮胎动力学模型的建立及分析等,分别如图6和7所示。

(6)其他分析

ADAMS/Car模块下还可完成其他仿真分析,如集成的ADAMS/Insight可进行试验设计(DOE)优化分析,内置的即插即用的插件(如ADAMS/Vibration、ADAMS/Durability)可完成相应的振动及疲劳耐久分析等。

相关图书

基于编者十多年的工作经验编著而成,主要讲解ADAMS/Car模块在汽车底盘动力学(悬架K&C、整车操纵稳定性、平顺性、载荷)开发中的应用。全书共14章,分为5个部分:第1~4章,软件基本应用;第5~7章,常见悬架、稳定杆、转向系统的结构、功能及动力学建模;第8~10章,悬架动力学模型调参、K&C仿真分析、实车K&C指标解读及应用;第11~13章,整车动力学建模、调参,整车操纵稳定性仿真分析,整车平顺性仿真分析;第14章,悬架静态载荷、整车动态载荷的提取与分解。

撰  稿  人:计旭

责任编辑:张淑谦

审  核  人:曹新宇

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