技術(shù)快報丨解密汽車結(jié)構(gòu)強度路面沖擊誤用開發(fā)技術(shù)
時間：2024-05-07
隨著汽車智能化進入深水區(qū)，汽車鋁合金底盤廣泛應(yīng)用，其底盤失效問題逐漸增多，汽車安全尤其是整車鋁合金底盤結(jié)構(gòu)沖擊強度安全越來越受到車企關(guān)注，如何快速驗證整車誤用強度性能，滿足車輛結(jié)構(gòu)安全性能的同時,平衡輕量化設(shè)計,縮短研發(fā)周期，控制成本，已經(jīng)成為全球汽車OEM廠商和零部件生產(chǎn)商高度重視的問題。
針對行業(yè)痛點，中汽中心工程院智駕技術(shù)開發(fā)部智能車輛可靠性開發(fā)團隊已多年深耕結(jié)構(gòu)強度路面沖擊誤用開發(fā)技術(shù)。該項技術(shù)采用虛擬試驗場（VPG）技術(shù)，通過建立整車高精度動力學(xué)模型，結(jié)合Ftire輪胎模型、高精度誤用數(shù)字路面，利用高效算法來模擬實車運動過程中受到的動態(tài)載荷沖擊，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)用戶工況，確保了汽車車身、底盤等系統(tǒng)在各種誤用工況下的安全性與可靠性。如下為整車誤用開發(fā)流程說明：
圖1 VPG誤用開發(fā)路線
圖2 誤用工況數(shù)字路面定義
圖3 VPG誤用工況仿真
圖4 整車誤用強度CAE分析驗證
在當(dāng)前的汽車工程領(lǐng)域，對車輛結(jié)構(gòu)強度的研究至關(guān)重要。車輛在道路行駛過程中，由于駕駛?cè)艘蚺袛嗷虿僮魇д`而出現(xiàn)車輛受到路面猛烈瞬時沖擊的工況（誤用工況），如高速通過路面深坑等，在這種情況下駕駛車輛會受到很大載荷沖擊，車輛可能會出現(xiàn)輪胎爆胎、輪轂斷裂、擺臂彎曲、車底部與地面發(fā)生剮蹭等影響駕駛車輛及駕駛?cè)藛T安全的情況。
根據(jù)以上描述，整車誤用工況開發(fā)面臨著諸多挑戰(zhàn),誤用工況的多樣性和復(fù)雜性使得測試工作變得異常繁瑣和困難，且傳統(tǒng)的物理試驗場測試不僅成本高、效率低，而且難以覆蓋所有可能的誤用工況。
為了克服上述挑戰(zhàn)，我司團隊引入了虛擬試驗場（VPG）技術(shù)，采用VPG虛擬仿真技術(shù)，模擬實車在路面上的遇到的各種路況（路障、路沿、方坑等）。該技術(shù)不僅能夠精確分析汽車在各種復(fù)雜工況下的動態(tài)結(jié)構(gòu)響應(yīng)，還能有效預(yù)測潛在的強度風(fēng)險，技術(shù)團隊對模型在不同數(shù)字路面上進行多輪次、多場景的仿真分析，涵蓋各種可能遇到的道路狀況、不同車速以及駕駛行為等因素。在仿真過程中，密切關(guān)注結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、屈曲和殘余位移等指標(biāo)的變化，以評估結(jié)構(gòu)強度的安全性、可靠性及維修性,給車身及底盤等輕量化帶來合理設(shè)計邊界，在兼顧整車安全的同時，更好地為汽車產(chǎn)品輕量化設(shè)計提供支撐。在開發(fā)過程中，研發(fā)人員可以根據(jù)這些預(yù)測結(jié)果，針對性地優(yōu)化車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計，增強車身及底盤等結(jié)構(gòu)的強度、屈曲及螺栓緊固件等，從而避免在實際使用中出現(xiàn)強度誤用問題,幫助汽車廠商避免潛在的安全隱患。有效縮減企業(yè)的研發(fā)開支，減少試驗次數(shù)和優(yōu)化設(shè)計流程，降低企業(yè)的運營成本，同時加快新車型的研發(fā)速度。
如下為我司整車結(jié)構(gòu)強度路面沖擊誤用技術(shù)規(guī)范。
圖5 整車結(jié)構(gòu)強度路面沖擊誤用開發(fā)規(guī)范
作為汽車行業(yè)的從業(yè)者，誤用工況開發(fā)不僅是我司的開發(fā)重點，也是整個行業(yè)的關(guān)注焦點,我們深知誤用工況開發(fā)對于汽車品質(zhì)和安全性的重要性。為了推動誤用工況開發(fā)技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，積極響應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求,我們呼吁廣大同行積極參與汽車結(jié)構(gòu)強度路面沖擊誤用試驗方法國標(biāo)工作，共同推動行業(yè)的進步和發(fā)展。通過制定和完善誤用工況開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為行業(yè)的健康發(fā)展貢獻力量，更好地指導(dǎo)汽車產(chǎn)品的研發(fā)和測試工作，提高整個行業(yè)的競爭力和創(chuàng)新力。如下為汽車結(jié)構(gòu)強度路面沖擊誤用試驗方法標(biāo)準(zhǔn)起草組工作群，歡迎大家加入。
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