Валидация математической модели подвеса передней главной передачи по частотному отклику

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Силовые установки и агрегаты трансмиссии и привода автомобиля, в число которых входит передняя главная передача, обладают высокой виброактивностью, которая оказывает существенное влияние на комфорт пассажиров при движении автомобиля. Необходимая шумо- и виброизоляция обеспечиваются динамическими характеристиками упругих опор и локальной динамической жёсткостью несущей системы в точках крепления агрегата. Формирование целевых характеристик жёсткости опор и несущих систем, а также анализ проблем шумо- и виброизоляции осуществляются при помощи многозвенного математического моделирования. Обеспечение адекватности математических моделей для решения данных задач является необходимым.

Цель — разработка и валидация многозвенных математических моделей подвеса передней главной передачи (ПГП) с различным составом по критериям соответствия частотного отклика на опорах передней главной передачи. Формирование требований к многозвенной математической модели для решения задач виброактивности агрегатов с одним контуром подрессоривания в составе автомобиля.

Методы. Математическое моделирование подвеса передней главной передачи осуществляется в среде многозвенного моделирования MSC Adams. При моделировании рассмотрены несколько методов моделирования динамических свойств резинометаллических опор и несколько способов учёта локальной динамической жёсткости несущей системы. В расчётах определялся частотный отклик звеньев модели при действии единичного синусоидального силового фактора переменной частоты. В качестве валидационного базиса используются замеры частотного отклика на опорах при ударе модальным молотком по картеру главной передачи в выбранных направлениях.

Результаты. Наиболее полное совпадение результатов моделирования валидационному базису было достигнуто при использовании описания резинометаллических опор по модели Пфеффера с масштабированием характеристик, а также при учёте податливости переднего подрамника в виде редуцированной конечноэлементной модели. Использование более сложных моделей резинометаллических опор не способствует улучшению адекватности модели. Учёт податливости несущей системы в виде значений локальной динамической жёсткости имеет как положительный, так и отрицательный эффект.

Заключение. Для решения задач виброактивности агрегатов с одним контуром подрессоривания в составе автомобиля, таких как передняя главная передача, необходимо использовать корректные инерционные характеристики агрегатов, описание динамических свойств опор по модели Пфеффера и учёт податливости несущей системы в точках крепления агрегата.

Об авторах

Виктор Александрович Кулагин

Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ»; Московский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: viktor.kulagin@nami.ru
ORCID iD: 0000-0003-0158-1727
SPIN-код: 2488-6808

канд. техн. наук, ведущий инженер-конструктор управления MBS-моделирования Центра «Численный анализ и виртуальная валидация», инженер Центра виртуальных испытаний Передовой инженерной школы электротранспорта

Россия, 125438, Москва, ул. Автомоторная, д. 2; 107023, Москва, ул. Большая Семёновская, д. 38

Рахматджон Исломович Рахматов

Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ»; Московский политехнический университет

Email: rakhmatjon.rakhmatov@nami.ru
ORCID iD: 0000-0001-5987-3170
SPIN-код: 4523-0863

анд. техн. наук, главный специалист отдела «Численный анализ виброакустики» Центра «Численный анализ и виртуальная валидация», доцент кафедры «Техническая механика и компьютерное моделирование»

Россия, 125438, Москва, ул. Автомоторная, д. 2; 107023, Москва, ул. Большая Семёновская, д. 38

Антон Петрович Ликеев

Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ»

Email: anton.likeev@nami.ru
ORCID iD: 0009-0002-6076-5999
SPIN-код: 5023-9134

ведущий инженер-конструктор Управления потребительских свойств Центра транспортных средств и систем

Россия, 125438, Москва, ул. Автомоторная, д. 2

Список литературы

  1. Kulagin V. Development of fundamentals of the method of defining the life of supporting elements of vehicle suspension on the basis of technologies of virtual and laboratory experiments [dissertation] Moscow; 2022. (In Russ.)
  2. 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. In: Proc. FISITA 2012 Wor. Auto. Con. Vol. 10. Berlin: Springer; 2013:461–473. doi: 10.1007/978-3-642-33795-6_38
  3. Koppenaal J, Van Oosten J, Porsche I, et al. General Modeling of Nonlinear Isolators for Vehicle Ride Studies. SAE International Journal of Materials and Manufacturing. 2010;3(1):585–591.
  4. Rakhmatov RI, Krutolapov VE. Vehicle structural analysis calculation method development in order to improve noise-vibration-harshness characteristics. IOP Conf. Series: Earth Envir. Sci. 2021;867. doi: 10.1088/1755-1315/867/1/012105
  5. Yudakov AA. Principles of flexible body general dynamic equations derivation based on the Craig–Bampton model and of their practically significant approximations. Vestnik Udmurtskogo Universiteta. Matematika. Mekhanika. Komp’yuternye Nauki. 2012;3:126–140. (In Russ.)
  6. Rakhmatov RI, Tremyasov VV, Likeev AP, et al. Studies of modal characteristics aimed at comprehensive validation of a calculation model by the example of a modern vehicle body. Trudy NAMI. 2023;(3):6–32. (In Russ.) doi: 10.51187/0135-3152-2023-3-6-32
  7. The Fundamentals of Modal Testing. Application Note 243-3. Agilent Technologies [internet] Accessed: 27.05.2024. Available from: https://rotorlab.tamu.edu/me459/APP%20Note%20243-3%20The%20Fundamentals%20of%20Modal%20Testing.pdf
  8. Lammens S. Frequency response based validation of dynamic structural finite element models [dissertation] Leuven; 1995.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Графическое изображение многозвенной математической модели автомобиля: а — общий вид; b — увеличенное изображение передней главной передачи (ПГП).

Скачать (244KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сравнение динамических характеристик моделей шарниров, обладающих линейным демпфированием (красная линия) и частотнозависимым демпфированием (синяя линяя): а — динамический фактор в зависимости от частоты возбуждения; b — угол потерь в зависимости от частоты возбуждения [1].

Скачать (260KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Измеренные (точки, meas_amp) и расчётные (сплошные линии, calc_amp) характеристики динамической жёсткости и углов потерь опоры ПГП для амплитуд 0,05, 0,1 и 1 мм: а — динамический фактор в зависимости от частоты возбуждения; b — угол потерь в зависимости от частоты возбуждения.

Скачать (392KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Исследования ускоряемости задней левой точки крепления переднего подрамника к кузову автомобиля а — вдоль продольной оси автомобиля; b — вдоль поперечной оси автомобиля; c — вдоль вертикальной оси автомобиля; линии «Целевое» — кривые целевых значений ускоряемости по частоте; линии «Test» — кривые результатов экспериментальных исследований; линии «Simulation_B» — кривые результатов моделирования для исходной расчётной конечно-элементной модели; линии «Simulation_V» — кривые результатов моделирования для модели, приведённой в соответствие с результатами экспериментальных исследований; линии с приставкой ISO — изолинии соответствующих экспериментальных и расчётных результатов.

Скачать (499KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Удар модальным молотком по корпусу передней главной передачи.

Скачать (143KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Датчики ускорений, установленные на опорах передней главной передачи.

Скачать (342KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Частотная характеристика отклика ПГП на ПЛ опоре в продольном направлении при продольном воздействии: линия «Замер» — кривая результатов экспериментальных исследований; линия I — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с исходным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия II — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия III — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и учётом локальной динамической жёсткости подрамника посредством промежуточных упругих связей; линия IV — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели; линия V — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с многофакторной частотнозависимой моделью опор и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели.

Скачать (166KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Частотная характеристика отклика подрамника на ПЛ опоре в продольном направлении при продольном воздействии: линия «Замер» — кривая результатов экспериментальных исследований; линия I — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с исходным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия II — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия III — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и с учётом локальной динамической жёсткости подрамника посредством промежуточных упругих связей; линия IV — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели; линия V — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с многофакторной частотнозависимой моделью опор и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели.

Скачать (193KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Частотная характеристика отклика ПГП на ПП опоре в продольном направлении при продольном воздействии: линия «Замер» — кривая результатов экспериментальных исследований; линия I — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с исходным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия II — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия III — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и с учётом локальной динамической жёсткости подрамника посредством промежуточных упругих связей; линия IV — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели; линия V — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с многофакторной частотнозависимой моделью опор и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели.

Скачать (157KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Частотная характеристика отклика подрамника на ПП опоре в продольном направлении при продольном воздействии: линия «Замер» — кривая результатов экспериментальных исследований; линия I — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с исходным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия II — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия III — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и с учётом локальной динамической жёсткости подрамника посредством промежуточных упругих связей; линия IV — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели; линия V — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с многофакторной частотнозависимой моделью опор и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели.

Скачать (185KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Частотная характеристика отклика ПГП на ПЛ опоре в вертикальном направлении при вертикальном воздействии: линия «Замер» — кривая результатов экспериментальных исследований; линия I — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с исходным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия II — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия III — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и с учётом локальной динамической жёсткости подрамника посредством промежуточных упругих связей; линия IV — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели; линия V — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с многофакторной частотнозависимой моделью опор и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели.

Скачать (157KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Частотная характеристика отклика подрамника на ПЛ опоре в вертикальном направлении при вертикальном воздействии: линия «Замер» — кривая результатов экспериментальных исследований; линия I — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с исходным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия II — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия III — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и с учётом локальной динамической жёсткости подрамника посредством промежуточных упругих связей; линия IV — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели; линия V — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с многофакторной частотнозависимой моделью опор и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели.

Скачать (181KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Частотная характеристика отклика ПГП на задней опоре в вертикальном направлении при вертикальном воздействии: линия «Замер» — кривая результатов экспериментальных исследований; линия I — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с исходным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия II — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия III — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и с учётом локальной динамической жёсткости подрамника посредством промежуточных упругих связей; линия IV — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели; линия V — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с многофакторной частотнозависимой моделью опор и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели.

Скачать (153KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Частотная характеристика отклика подрамника на задней опоре в вертикальном направлении при вертикальном воздействии: линия «Замер» — кривая результатов экспериментальных исследований; линия I — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с исходным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия II — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и жёстким кузовом; линия III — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и с учётом локальной динамической жёсткости подрамника посредством промежуточных упругих связей; линия IV — кривая результатов расчёта для многозвенной модели со скорректированным описанием опор на базе модели Пфеффера и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели; линия V — кривая результатов расчёта для многозвенной модели с многофакторной частотнозависимой моделью опор и описанием подрамника в виде редуцированной КЭ-модели.

Скачать (155KB)
Метаданные
16. Сопроводительное письмо
Скачать (202KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии 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».