技術快報丨解密汽車結構強度路面沖擊誤用開發技術
時間：2024-05-07
隨著汽車智能化進入深水區，汽車鋁合金底盤廣泛應用，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構沖擊強度安全越來越受到車企關注，如何快速驗證整車誤用強度性能，滿足車輛結構安全性能的同時,平衡輕量化設計,縮短研發周期，控制成本，已經成為全球汽車OEM廠商和零部件生產商高度重視的問題。
針對行業痛點，中汽中心工程院智駕技術開發部智能車輛可靠性開發團隊已多年深耕結構強度路面沖擊誤用開發技術。該項技術采用虛擬試驗場（VPG）技術，通過建立整車高精度動力學模型，結合Ftire輪胎模型、高精度誤用數字路面，利用高效算法來模擬實車運動過程中受到的動態載荷沖擊，精準復現用戶工況，確保了汽車車身、底盤等系統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流程說明：
圖1 VPG誤用開發路線
圖2 誤用工況數字路面定義
圖3 VPG誤用工況仿真
圖4 整車誤用強度CAE分析驗證
在當前的汽車工程領域，對車輛結構強度的研究至關重要。車輛在道路行駛過程中，由于駕駛人因判斷或操作失誤而出現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，車輛可能會出現輪胎爆胎、輪轂斷裂、擺臂彎曲、車底部與地面發生剮蹭等影響駕駛車輛及駕駛人員安全的情況。
根據以上描述，整車誤用工況開發面臨著諸多挑戰,誤用工況的多樣性和復雜性使得測試工作變得異常繁瑣和困難，且傳統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，我司團隊引入了虛擬試驗場（VPG）技術，采用VPG虛擬仿真技術，模擬實車在路面上的遇到的各種路況（路障、路沿、方坑等）。該技術不僅能夠精確分析汽車在各種復雜工況下的動態結構響應，還能有效預測潛在的強度風險，技術團隊對模型在不同數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，密切關注結構應力應變、屈曲和殘余位移等指標的變化，以評估結構強度的安全性、可靠性及維修性,給車身及底盤等輕量化帶來合理設計邊界，在兼顧整車安全的同時，更好地為汽車產品輕量化設計提供支撐。在開發過程中，研發人員可以根據這些預測結果，針對性地優化車輛結構設計，增強車身及底盤等結構的強度、屈曲及螺栓緊固件等，從而避免在實際使用中出現強度誤用問題,幫助汽車廠商避免潛在的安全隱患。有效縮減企業的研發開支，減少試驗次數和優化設計流程，降低企業的運營成本，同時加快新車型的研發速度。
如下為我司整車結構強度路面沖擊誤用技術規范。
圖5 整車結構強度路面沖擊誤用開發規范
作為汽車行業的從業者，誤用工況開發不僅是我司的開發重點，也是整個行業的關注焦點,我們深知誤用工況開發對于汽車品質和安全性的重要性。為了推動誤用工況開發技術的規范化和標準化，積極響應行業發展需求,我們呼吁廣大同行積極參與汽車結構強度路面沖擊誤用試驗方法國標工作，共同推動行業的進步和發展。通過制定和完善誤用工況開發的標準和規范，為行業的健康發展貢獻力量，更好地指導汽車產品的研發和測試工作，提高整個行業的競爭力和創新力。如下為汽車結構強度路面沖擊誤用試驗方法標準起草組工作群，歡迎大家加入。
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