Development of a complex of mathematical models of a vehicle suspension for fatigue life analysis

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

The reduction in the duration of the development of new vehicles and the associated desire to reduce the costs of automotive plants contribute to a more active application of mathematical modeling to solve engineering problems. The tasks, which are analyzing and predicting the fatigue life of vehicle components and assemblies, can be solved using a set of methods and tools of mathematical modeling.

This article discusses the development of a complex of mathematical models of the front and rear suspensions of a passenger automobile, which have the properties necessary for accurate reproduction of wheel loads and dynamic behavior of the suspension as a mechanical system. The complex of mathematical models is implemented in a multi-link modeling environment. The models are designed to carry out a subsequent validation study of the loading of individual suspension components during forced service life tests. In the future, this complex of mathematical models can be used for simulation of semi-natural forced resource tests of the suspension module, as well as a sample for the development of suspension models of other automobiles.

The purpose of this work is to form sufficient requirements for mathematical models for the implementation of fatigue durability studies using mathematical modeling methods and obtaining reliable calculation results. Research engineers will be able to follow these requirements to determine and collect initial data for the development of their own mathematical models.

About the authors

V. A. Kulagin

Central research and development automobile and engine institute NAMI

Author for correspondence.
Email: viktor.kulagin@nami.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Kulagin V.A., Bokarev A.I. Modern approaches of vehicle suspension durability evaluation at early stages of de-velopment // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 941. No. 012072 doi: 10.1088/1757-899X/941/1/012072
  2. Adams: Real Dynamics for Functional Virtual Prototyping // MSC Software. URL: https://media.mscsoftware.com/cdn/farfuture/1w7MLM_qew4TQxvxo4njFVxKzznJ24sqjXq_dSz7LMo/mtime:1378846112/sites/default/files/ds_adams_ltr_w.pdf (data obrashcheniya 22.09.2021)
  3. GOST R 52051-2003 Power-driven vehicles and trailers. Classification and definitions. – Vved. 2004-01-01. Moscow: Standartinform Publ., 2008. 12 p.
  4. Blundell M., Harty D. The Multibody System Approach to Vehicle Dynamics. Ox.: Elsevier, 2015. 756 p.
  5. Kulagin V.A., Bokarev A.I. Investigation of the influence of the compliance of the components of the guide vane of the vehicle suspension on the accumulation of damage in modeling the load cycle of life tests. Sbornik «Forum innovatsionnykh transportnykh tekhnologiy, nazemn·yye intellektual'n·yye transportn·yye sredstva i sistemY». Ob"yedinеnnyy mezhdunarodnyy onlayn forum [Collection “Forum of innovative transport technologies, ground intelli-gent vehicles and systems”. United international online forum]. 2020, pp. 1165−1190 (in Russ.).
  6. Johannesson P., Speckert M. Guide to Load Analysis for Durability in Vehicle Engineering. Ch.: Wiley, 2014. 458 p.
  7. Scheiblegger Ch., Lin J., Karrer H. New Nonlinear Bushing Model for Ride Comfort and Handling Simulation: Focusing on Linearization and the Implementation into MBS Environment // Proc. FISITA 2012 Wor. Auto. Con., Vol. 10. Be.: Springer, 2013. P 461−473. doi: 10.1007/978-3-642-33795-6_38

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Front suspension module CAD model: 1 – subframe, 2 – lower transverse arm, 3 – lower trailing arm, 4 – upper arm, 5 – shock absorber, 6 – upright assembled with a wheel hub and brake mechanism, 7 – steering gear, 8 – steering rod, 9 – main gear, 10 – drive shaft, 11 – balance bar, 12 – balance bar

Download (263KB)
3. Fig. 2. Graphical representation of the associative MBS model of the front suspension module in the MSC Adams/Car

Download (392KB)
4. Fig. 3. CAD model of rear suspension module: 1 – subframe; 2 – lower arm; 3 – upper arm; 4 – toe rod; 5 – brake rod; 6 – fist assembly with hub and brake mechanism; 7 – anti-roll bar; 8 – balance bar; 9 – main gear; 10 – drive shaft

Download (253KB)
5. Fig. 4. Graphical representation of the MBS model of the rear suspension module in the MSC Adams/Car environment

Download (491KB)
6. Fig. 5. Scheme of a linearized frequency-dependent elastic-dissipative coupling (Pfeffer's model)

Download (53KB)
7. Fig. 6. Multi-component test bench with front suspension module installed

Download (587KB)
8. Fig. 7. An image of a simplified mathematical model of the test bench assembled with a model of the front suspension in the MSC Adams/Car

Download (410KB)
9. Fig. 8. Multi-component test bench with installed rear suspension module

Download (656KB)
10. Fig. 9. An image of a simplified mathematical model of the test bench assembled with a rear suspension model in the MSC Adams/Car

Download (487KB)

Copyright (c) 2021 Kulagin V.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».