挑战
寻找一种更有效、更准确的方法来建模叶弹簧车辆悬架系统的复杂配置和多体动力学。传统的方法错综复杂、具有挑战性和资源密集型,因此很难为不同的车辆方案定制定制的悬挂装置。
溶解物
创建一个多体动力学建模工具,使用模拟软件解决方案,从达索系统模拟团队的支持。
结果
提高效率--过去一天的模拟现在可以在一小时内完成
辛普森的强力解决器提供快速、准确的模拟结果
对支持未来车辆创新的信心
有时候旧的想法是最好的,但这并不意味着将它们应用于新的设计是很简单的。比如说,以叶泉为例。这是最古老的车辆悬挂形式之一,可以追溯到17世纪法国马车,现在还在使用中。
通用汽车(GM)汽车动力学和负载模拟工程师阿梅亚·阿普特(AmeyaAPTE)说:"叶泉是一种超级古老的技术,但制造和提供一个非常好的车辆悬架系统非常便宜。
从本质上讲,叶弹簧由长而平坦的钢板组成,这些钢板弯曲成弧形,并堆叠在一起。可以添加第二个甚至第三个包,每个包都含有不同形状和数量的叶子。为无限的配置可能性打开了大门。
"不同的叶弹簧配置为车辆提供不同的悬架率,"APTE解释道。"一个更小的车辆需要一个更小的叶包和更少的叶包,而一个更大的车辆通常需要一个更大的叶包和更多的叶包。基本上,后轴所载的载荷量是影响叶设计的主要因素。这取决于你想从车辆上乘坐什么样的车。"
为了充分分析每个弹簧的叶子相互作用的不同方式,模拟是必不可少的。
APTE说:"如果你看到树叶内部的压力,在测试中几乎不可能做到这一点,但是你可以在模拟中做到。""同样,如果你想测量两个叶之间的力,你可以把它放在一个负载传感器里,但这也改变了模型本身。"
但是从模拟建模的角度来看,考虑到这些多体动力学是一个复杂的和资源密集的任务。因此,为每个车辆程序定制的叶弹簧建模可能耗时、容易出错,并且很难作为一个过程标准化。
"叶泉已经存在几百年了,所以人们可能认为这是一种简单的建模技术,但事实恰恰相反,"APTE说。"叶弹簧的一个挑战是,叶本身与悬架相结合,因此它们之间存在摩擦,需要建模。此外,安装在底盘和叶弹簧之间的衬套也具有必须建模的频率相关性。"
汽车制造商通常使用有限元分析解决方案来建模和模拟车辆设计所涉及的复杂几何、材料和物理。但是对于通用的叶泉,APTE想要一个多体动力学工具,支持更有效的建模这些复杂的系统。他和他的团队使用模拟技术来创造他们需要的工具。
"我们开发的工具使我们能够为不同的应用程序制造标准化和定制的叶泉,"APTE说。"用户只需输入他们想要的弹簧参数--例如一个包中的叶数、它们在主包、次级包和辅助包中的分布情况、它们的形状、逐渐变细等。有了这些信息,该工具将创建一个模型,用于预测车辆动力学性能和载荷。"
两个关键要素促成了该工具的成功。其中之一是由该公司的技术团队、后端团队和研发团队提供的全面支持。另一种是模拟多体系统--一种开发和模拟高保真多体系统的技术。帕特对辛普森的解决方案印象尤为深刻,这比他以前使用的其他工具要快得多。
"对于辛普森,你实际上不需要修改解决参数来获得一个模型来运行,"APTE说。"您可以修改参数,以增加或减少运行时间,或在模拟的某些部分获得更高的保真度,但您通常不需要这样做来运行模型。这个健壮的解析器非常有用,因为它使我们能够查看结果,了解它们背后发生的物理,然后将模型发送给我们的设计工程师。"
该工具除了支持更有效的叶弹簧模拟外,还提供了准确的结果,因此APTE和他的团队能够自信地进行模拟。"如果叶泉的模拟需要一天时间来使用FEA工具,那么它可以在一小时内完成,"APTE说。
展望未来,APTE相信,他在这一工具中的解决方案将经受住时间的考验,即使随着行业的不断发展和新技术的出现。
"我认为,我们现在拥有的物理解决者将是超充电的,而不是被诸如人工智能和模块链之类的破坏性技术所消灭,"APTE说。""在过去的几十年里,新汽车进入市场所需的时间大大减少,我们认为,使用新工具有可能进一步减少这一现象。从长远来看,学习这些新工具,想象未来我们可以将它们结合起来,创建正确的应用程序,这将是我们工作的一个重要部分。"
