一文講清ADAMS/CAR如何搞定汽車仿真分析

ADAMS全稱Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，是海克斯康（HEXAGON）集團(tuán)下屬公司MSC Software開發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件。其以獨(dú)特的底層建模功能、專業(yè)的部件及系統(tǒng)分析能力、靈活多樣的后處理方法等優(yōu)勢(shì)，廣泛地應(yīng)用于航空航天、鐵道、船泊、軍工、工程機(jī)械、汽車等諸多行業(yè)，并成為部分行業(yè)的首選仿真分析軟件。

使用ADAMS軟件，用戶可以快速搭建所需復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)，調(diào)試出足夠精確的仿真模型，進(jìn)行各種針對(duì)性的仿真分析及優(yōu)化，在保證產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量的前提下，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)費(fèi)用。

ADAMS模塊構(gòu)成

ADAMS軟件廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械行業(yè)，根據(jù)不同的行業(yè)，為提高應(yīng)用效率和專業(yè)化，ADAMS的諸多模塊可分為基礎(chǔ)模塊、專業(yè)模塊、功能擴(kuò)展模板、CAD接口模塊、工具箱五大類，見下表。

基礎(chǔ)模塊也稱為核心模板，其主要包含前處理模塊ADAMS/View，求解器模塊ADAMS/Solver，后處理模塊ADAMS/Postprocessor。

（1） 前處理模塊ADAMS/View

ADAMS/View模塊是可視化的前處理環(huán)境，其主要建立前期的模型，并利用內(nèi)嵌式ADAMS/Solver模塊可以對(duì)模型進(jìn)行解算分析。

實(shí)際工程中，ADAMS/View模塊大多用于常規(guī)通用機(jī)械結(jié)構(gòu)的仿真分析。

（2） 求解器模塊ADAMS/SolverADAMS/Solver模塊是ADAMS軟件的求解器，其包含了穩(wěn)定可靠的Fortran求解器和功能更為強(qiáng)大的C++求解器，供用戶選擇使用。該模塊大多情況下集成在ADAMS/View、ADAMS/Car等模塊下使用。

（3） 后處理模塊ADAMS/Postprocessor其主要功能是對(duì)仿真分析結(jié)果及演示動(dòng)畫的處理。

ADAMS/Car模塊介紹

ADAMS/Car模塊是ADAMS的汽車專業(yè)模塊，內(nèi)置了ADAMS/Solver求解器模塊及其他即插即用插件，可脫離主模塊獨(dú)立運(yùn)行。不同于ADAMS/View，ADAMS/Car模塊以汽車工程語言和思維，輕松實(shí)現(xiàn)車輛的建模及仿真分析，以其專業(yè)性和高效性應(yīng)用于乘用車和商用車行業(yè)。ADAMS/Car在底盤動(dòng)力學(xué)開發(fā)中主要應(yīng)用簡(jiǎn)述如下。

（1） 懸架建模及K&C仿真分析懸架建模及K&C仿真分析是ADAMS/Car最基礎(chǔ)的應(yīng)用之一，其包含懸架模板的建立，懸架子系統(tǒng)和裝配體的組建，襯套、彈簧、減振器等彈性元件屬性文件的設(shè)置，零部件重量的調(diào)試，仿真工況設(shè)置及結(jié)果輸出等內(nèi)容。

懸架K&C仿真可以模擬分析懸架在不同工況下的運(yùn)動(dòng)特性，如平跳和側(cè)傾工況下的車輪前束角（Toe）、外傾角（Camber）變化特性；轉(zhuǎn)向工況下的主銷參數(shù)等；縱向力加載工況下的縱向力輪心柔度（Longitudinal Wheel Centre Compliance）等。

懸架K&C仿真分析是基于懸架裝配體和仿真工況完成的，如下圖所示。

圖1.懸架K&C仿真分析基礎(chǔ)要素

（2）整車建模及操穩(wěn)仿真分析

相較于懸架建模，整車建模要復(fù)雜得多，且工程量也相對(duì)較大。整車模型由多個(gè)子系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)試驗(yàn)臺(tái)構(gòu)成，模型調(diào)試后可以完成GB/T6323和ISO對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)操穩(wěn)試驗(yàn)，同時(shí)用戶也可自定義操穩(wěn)試驗(yàn)。通過自帶的數(shù)據(jù)處理功能，ADAMS/Car不僅能輸出時(shí)域下的各項(xiàng)重要指標(biāo)，也可輸出頻域下的關(guān)鍵指標(biāo)。整車操穩(wěn)仿真也是基于整車裝配體、仿真工況（含路面文件）共同完成的，如下圖所示。

圖2.整車操穩(wěn)仿真分析基礎(chǔ)要素

（3） 整車建模及平順性仿真分析 ADAMS/Car整車平順性仿真分析有兩種方式：一種是基于ADAMS/Car Ride的四立柱試驗(yàn)臺(tái)仿真分析；另一種是基于虛擬路面模擬實(shí)車的仿真分析，分別如下圖所示。

（4）靜態(tài)及動(dòng)態(tài)載荷提取與分解靜態(tài)載荷提取與分解主要針對(duì)懸架系統(tǒng)，其目的是提取各工況下目標(biāo)部件的靜態(tài)載荷，用來分析零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，如下圖所示。

圖5.靜態(tài)載荷提取與分解基礎(chǔ)要素

動(dòng)態(tài)載荷提取與分解也是提取部件硬點(diǎn)處的力，但不同之處在于其提取的是基于時(shí)間歷程的動(dòng)態(tài)力，主要用于零部件的疲勞耐久分析。動(dòng)態(tài)載荷提取與分解主要有三種方法，圖4所示可理解為基于VPG虛擬路面技術(shù)的方法，另兩種方法分別是基于路面載荷譜的車身固定法和虛擬迭代法，其中，虛擬迭代需聯(lián)合第三方軟件，如FEMFAT LAB。

（5）部件分析

ADAMS/Car模塊內(nèi)嵌有特殊部件分析功能，如液壓襯套分析可辨識(shí)襯套的重要特性參數(shù)，輪胎試驗(yàn)臺(tái)可進(jìn)行輪胎動(dòng)力學(xué)模型的建立及分析等，分別如圖6和7所示。

（6）其他分析

ADAMS/Car模塊下還可完成其他仿真分析，如集成的ADAMS/Insight可進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）優(yōu)化分析，內(nèi)置的即插即用的插件（如ADAMS/Vibration、ADAMS/Durability）可完成相應(yīng)的振動(dòng)及疲勞耐久分析等。

相關(guān)圖書

基于編者十多年的工作經(jīng)驗(yàn)編著而成，主要講解ADAMS/Car模塊在汽車底盤動(dòng)力學(xué)（懸架K&C、整車操縱穩(wěn)定性、平順性、載荷）開發(fā)中的應(yīng)用。全書共14章，分為5個(gè)部分：第1~4章，軟件基本應(yīng)用；第5~7章，常見懸架、穩(wěn)定桿、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及動(dòng)力學(xué)建模；第8~10章，懸架動(dòng)力學(xué)模型調(diào)參、K&C仿真分析、實(shí)車K&C指標(biāo)解讀及應(yīng)用；第11~13章，整車動(dòng)力學(xué)建模、調(diào)參，整車操縱穩(wěn)定性仿真分析，整車平順性仿真分析；第14章，懸架靜態(tài)載荷、整車動(dòng)態(tài)載荷的提取與分解。

撰? 稿? 人：計(jì)旭

責(zé)任編輯：張淑謙

審? 核? 人：曹新宇