虚拟试验场仿真技术在某SUV车型全景天窗设计中的应用

    0 引言

    我公司某SUV车型配备全景天窗，针对当前设计方案，参照国标GB9656-2003及我司天窗玻璃设计企标要求，已完成天窗模态分析、天窗玻璃边缘应力分析和天窗扭转工况等分析校核。但由于该车型越野性能要求高，需要确保结构满足各类恶劣行驶路况要求，故在前期产品校核基础上，开展基于实际恶劣路况的虚拟试验场仿真分析。

    本项目利用MotionView多体动力学仿真软件，建立整车虚拟试验场仿真模型并进行仿真分析。以天窗变形量作为评价指标，判断其在恶劣路面行车时天窗玻璃是否有破裂风险。

    1 恶劣路面识别

    本次分析需使用刚柔耦合方法，计算量高。为提高工作效率，先利用整车多刚体模型，考察各路况的车身最大扭矩，选择扭矩最大的路面进行更为精确的整车刚柔耦合分析。

    1.1 虚拟路面建模

    选取我公司试验场搓板路、鱼鳞坑路、圆饼路、坑洼路、比利时路和扭曲路作为验证车身受扭矩最大的路面，各路面虚拟几何模型如图1所示。

    1.2 整车多刚体模型搭建

    所建整车模型包括前、后悬架系统，转向系统、车身、动力总成和轮胎。建模时需要保证各连接硬点、部件质量和转动惯量、弹性元件刚度、减震器阻尼等各类参数与实测值或设计值一致，轮胎模型基于试验测量拟合得出。整车建模完成后，与路面几何模型装配，完成虚拟试验场仿真建模，模型如图2所示。

    图2 整车多刚体虚拟试验场仿真模型

    根据我司相应试验场路试企标要求，分别进行各路面进行虚拟试验场仿真分析，求解得到的各路况车身最大侧倾力矩如图3所示。

    通过仿真得到的各路面作用下车身所受侧倾力矩显示，扭曲路时车身的侧倾力矩最大，且远大于其它路面，故仅选择扭曲路作为考察车身变形量的分析路面即可。

    2 整车刚柔耦合虚拟试验场仿真分析

    2.1 整车刚柔耦合模型搭建

    利用MotionView软件FlexTools工具，将车身有限元模型转换成.h3d格式的柔性体，替换之前刚性车身。刚柔耦合整车模型如图4所示。

    图4 整车刚柔耦合仿真模型

    2.2 工况加载

    根据我司试验场扭曲路试验企标要求设置仿真车速，完成扭曲路仿真分析。