ADAMS培训 第八章 轮胎 tire

MSCConfidential第八章轮胎•本章中介绍轮胎力的计算以及可以使用的轮胎模型。MSCConfidential轮胎•本章内容：•轮胎综述•ADAMS/Tire模块•Tire模型•路面类型•2D路面的例子(RAMP)•使用3D轮廓路面模型•使用3D等效体积模型•3D路面的例子•3D光滑路面•路面数据文件的实例•使用3D光滑路面•如何使用ADAMS/TireMSCConfidential轮胎综述•ADAMS/Tire用来计算作用在车辆上轮胎所受到的力和力矩，该力和力矩是基于轮胎和路面之间相互作用情况所得到的。GRAPHMSCConfidential轮胎综述•ADAMS/Tire为ADAMS/Solver在解算过程中调用的一系列的共享目标文件库，包括DIFSUB和GFOSUB子程序。•你能够在车辆的操稳性能或耐久性分析中使用ADAMS/Tire来模拟轮胎：•操纵稳定性分析用于研究车辆在得到如转向、制动或油门等输入信号下的动力学响应。例如：你可以分析当车辆在以某一个速度行驶时给方向盘一个转角情况下，其横向加速度的变化情况。•耐久性分析用于产生路面载荷历程以及进行应力强度、疲劳分析所需要的部件载荷及加速度的计算。此项研究有助于你计算各种路面形状如：坑洼路面、路边台阶或比利时路面等的影响。•ADAMS/Tire允许你在一个车辆模型中最多可以有40个轮胎。MSCConfidentialADAMS/Tire模块•ADAMS/Tire有一系列的轮胎模块，你可以结合ADAMS/View、ADAMS/Solver、ADAMS/Car和ADAMS/Chassis使用。这些模块使你能够模拟常见的各种车辆如：轿车、卡车或飞机上的橡胶轮胎。特别是，这些轮胎模块可以模拟轮胎上产生的力以使车辆加速、制动或转向等。在ADAMS/Tire中可以用的轮胎模块有：•ADAMS/TireHandlingModule•Adams/Tire3DShellRoad–先前称为3DContact•Adams/Tire3DSplineRoad–先前称为3DSmoothRoadmodel•SpecificTireModels•FeaturesinADAMS/TireModulesMSCConfidentialADAMS/Tire模块•ADAMS/Tire操纵性轮胎模块•ADAMS/Tire操纵性轮胎模块包含下列可用于车辆动力学研究中的轮胎模块：•Pacejka2002tiremodel*•Pacejka'89andPacejka'94models*•Fialatiremodel•UAtiremodel•5.2.1tiremodel•ADAMS/Tire操纵性轮胎模块采用point-follower的方法计算轮胎的正压力并且限于二维的路面模型。注释：*Pacejka轮胎模型中所使用计算公式来源于H.B.Pacejka博士公开发表的文献，在汽车行业通常指的是Pacejka模型。Dr.Pacejka本人既没有参与这些轮胎模型的开发，也未以任何方式资助其开发。MSCConfidentialADAMS/Tire模块•ADAMS/Tire3D轮廓路面模块•ADAMS/Tire3DShellRoad模块采用三维等效路面方法计算在三维路面上的轮胎正压力，用来预测车辆上所受到的载荷以进行耐久性能研究。ADAMS/Tire3DShellRoad模块，可以使用Pacejka2002、Pacejka‘89、Pacejka’94或Fiala轮胎模型以计算轮胎的操纵力和力矩(横向力、纵向力、回正力矩等等)。MSCConfidentialADAMS/Tire模块•ADAMS/Tire3D光滑路面模块•ADAMS/3D路面模型允许你定义任意的三维光滑道路表面。另外，你可以在原有光滑路面上设置一些三维的障碍，如：台阶、凹坑、斜坡或拱形路面。你可以使用三维路面和任何ADAMS/Tire中的轮胎模型。使用光滑路面和任何操纵性轮胎模块或其它更高级的FTire或SWIFT-Tyre可以处理路面障碍以进行平顺性能、舒适性能和耐久性能的分析。MSCConfidentialADAMS/Tire模块•其它特殊的轮胎模块•除了ADAMS/Tire操纵性轮胎模块之外，ADAMS/Tire还提供其它特殊的轮胎模块：•PacejkaMotorcycleTireModelAPacejkatiremodelsuitableformotorcyclehandlinganalysisthatcandescribethetire-roadinteractionsforceswithtire-roadinclinationanglesupto60degrees.•ADAMS/TireFTireModuleFTirecandescribethe3Dtiredynamicresponseupto120Hzandbeyond,duetoitsflexibleringapproachforthetirebelt.Itcanhandleanyroadobstacle.•所有的轮胎模块都支持ADAMS/Linear的功能。MSCConfidentialADAMS/Tire模块•ADAMS/Tire模块的特色•下表列出了ADAMS/Tire中各轮胎模块的特色。MSCConfidentialADAMS/Tire模块•你应该使用什么类型的轮胎？•每个轮胎模块在一个特定的应用领域是正确的。超出这一领域可能会出现不真实的分析结果。下图所示为每种类型的轮胎的正确适用领域，而下页的表表明不同的轮胎模型的最佳应用情况。•通常来讲，ADAMS/Tire的操纵性轮胎模块只适用于相当光滑的路面：路面障碍的波长不应当小于轮胎的周长。如果障碍的波长小于轮胎的周长，你应该使用SWIFT-Tyre或FTire轮胎模型以考虑轮胎周边变形的非线性的影响。•操纵性轮胎模块适用于描述轮胎的一阶响应，但是不考虑轮胎自身的特征频率的影响。因此，操纵性轮胎模块适用于在大约8Hz频率以下的响应分析(PAC2002轮胎15Hz)，超过这一频率，轮胎模型就应该考虑轮胎周边橡胶带的影响，FTire轮胎模型就考虑了其影响。MSCConfidentialADAMS/Tire模块MSCConfidentialTire模型•轮胎数据文件•在仿真过程要得到准确的轮胎力，轮胎数据是非常重要的。如果使用Fiala轮胎模型，你可以手工生成轮胎特性文件。如果你使用其它类型的轮胎，你必须使用适当的途径以得到轮胎特性文件所需要的各项系数。通常的方式是对实际的轮胎进行测试获得。除非你想使用的轮胎是已经做过试验，否则，一定要进行轮胎的试验，以得到轮胎特性文件必要的数据。MSCConfidential路面类型•二维路面的接触采用point-follower的方法(类似于一张平面的圆盘)。下面为使用这种方法所用的不同的路面类型(主要是对应FTIRE)：•DRUM-Tiretestdrum(requiresazero-speed-capabletiremodel).•FLAT-Flatroad.•PLANK-Singleplankperpendicular,orinobliquedirectionrelativetox-axis,withorwithoutbeveledges.•POLY_LINE-Piece-wiselineardescriptionoftheroadprofile.Theprofilesfortheleftandrighttrackareindependent.•POT_HOLE-Singlepotholeofrectangularshape.•RAMP-Singleramp,eitherrisingorfalling.•ROOF-Singleroof-shaped,triangularobstacle.MSCConfidential路面类型•SINE-Sinewaveswithconstantwavelength.•SINE_SWEEP-Sinewaveswithdecreasingwavelengths.•STOCHASTIC_UNEVEN-Syntheticallygeneratedirregularroadprofilesthatmatchmeasuredstochasticpropertiesoftypicalroads.Theprofilesforleftandrighttrackareindependent,ormayhaveacertaincorrelation.•ADAMS/Car中各种类型路面的样板文件在标准的ADAMS/Car数据库下：•install_dir/acar/shared_car_database.cdb/roads.tbl/•ADAMS/Tire中各种类型路面的样板文件在：•install_dir/solver/atire/•ADAMS/Chassis中各种类型路面的样板文件在：•install_dir/achassisexamples/rdf/MSCConfidential2D路面的例子(RAMP)MSCConfidential•ADAMS/Tire3DShellRoad为三维的轮胎-路面接触模型，用来计算路面和轮胎之间交叉的体积。路面是用一系列离散的三角形片来表示，而轮胎则用一系列的圆柱表示。采用此路面模型，你可以模拟车辆在运动过程中碰到路边台阶、凹坑或在粗糙路面或不规则路面上运动的情形。使用3D轮廓路面模型MSCConfidential使用3D等效体积路面模型•关于3D等效体积路面模型•3D等效体积路面模型为一般的三维表面，并用一系列的三角形片表示。右侧的图表示一个由编号为1到6的六个节点构成的路表面。六个节点共构成四个三角形的面单元，分别表示为A、B、C和D。每个三角形单元的向外的单位法向矢量如图所示。与有限元中网格的定义习惯非常相似，ADAMS/Tire在定义路面时需要你首先指定每个节点在路面的参考坐标系下的坐标，然后再按照顺序指定由三个节点构成的三角形单元，对应每个单元，你可以指定不同的摩擦系数。MSCConfidential使用3D等效体积路面模型•定义3D等效体积路面模型•你需要使用一个路面特性文件来定义三维路面。路面特性文件包含五个数据块：Header、Units、Model、Nodes和Elements。这些数据块可以按照任意的顺序出现在文件中，并且关键字可以放在其所属的数据块的任何顺序。MSCConfidential3D等效体积路面模型的例子MSCConfidential3D光滑路面•3D光滑路面允许你模拟很多类型的光滑路面，如停车场、比赛道路等等。一条光滑路面的涵义是指其曲率小于轮胎的曲率。•ADAMS/Tire中存储3D光滑路面文件在标准的TeimOrbit格式路面数据文件(.rdf)或XML格式•标准界面下的路面建模功能允许创建XML格式的路面模型MSCConfidential路面数据文件的实例MSCConfidential使用3D光滑路面•你可以象使用数据库下其它的.rdf一样参考3D光滑路面。另外，ADAMS/Car中包含3D路面分析模式，称作3DSmoothRoad。从动画显示上考虑，路面的几何外形自动的生成。•使用3D路面用于车辆的转弯实验MSCConfidential如何使用ADAMS/Tire•可以生成自定义的轮胎模型，当然也可以使用ADAMS/Tire里所带的轮胎模型。下面介绍如何使用ADAMS/Tire。更多关于如何生成你自己的轮胎模型，参见ADAMS/Tire的在线帮助。•要使用ADAMS/Tire：1.定义轮胎。你如何定义轮胎，与你使用ADAMS的什么产品有关(ADAMS/Chassis、ADAMS/Car或ADAMS/Solver)。•不考虑你所使用的产品，你可以直接考虑使用ADAMS/Solver，因为ADAMS的前处理模块都需要生成MSC.ADAMS的模型描述文件(.adm文件)，其中，与车辆的其它卡片描述一样，