基于VPG 的整车平顺性仿真

本章主要介绍了通过VPG 软件简化建立整车模型过程的方法，分别从悬架、轮胎、装配(含车身) 和路面四大方面借助VPG 软件的优势功能建立起了整车模型，并定义了各材料类型、接触类型和边界条件，为后续进行平顺性仿真分析奠定了基础。

3　平顺性仿真过程

从乘坐舒适性的角度出发，汽车的平顺性主要取决于人体所暴露于的全身振动环境的情况。鉴于人体对振动响应的复杂性，国外科研人员围绕振动评价方法从20 世纪30 年代起便进行了大量研究。下面就简单对常见的几种平顺性评价方法进行介绍。

1) ＩＳＯ2631—1974/1985: 该标准用三分之一倍频带加速度均方根值对1 ~80Ｈｚ 范围内人体对振动之响应的暴露极限、疲劳—工效降低极限和舒适降低极限做出评价。20 世纪90 年代前，这种方法应用得很多，但后来逐渐被实践与理论抛弃，当今使用得较少。

2) 吸收功率法: 该方法认为，人体对振动之响应与人体所吸收的能量有关，最早由Ｌｅｅ Ｒ.Ａ.和Ｐｒａｄｏｋｏ Ｆ.于1968 年提出。该方法通过人体与振动体系接触处的力和速度来计算吸收功率，进而评价其平顺性。该方法通行于北约和美国军方。

3) ＢＳ6841—1987: 这是英国标准组织制订的测量评价方法，始于1987 年。该方法认为，人体振动反应关乎频率，并给出频率加权系数。另外，ＢＳ6841 从行为、健康、舒适、感知以及晕车共计五方面对评价人体所受振动影响提出指导意见。

4) ＩＳＯ2631—1997: 是ＩＳＯ 颁布于1997 年的较新标准，也是现行评价法，它由ＢＳ6841 基础上修改得到。其与ＢＳ6841 都为业界广泛接受与认可，来作为全身振动的评价准则。
 

我国所制订的国标车辆平顺性评价方法参考了ＩＳＯ2631与吸收功率法，是二者的结合。这一评价法虽在一定程度上与国际接轨，但仍有如下值得关注的问题:

1) 单纯借鉴国外数据，较少去关心时域下振动极值因子。

2) 对车内座椅面之外的振动不怎么关心。

3) 对轴加权系数这一指标，国标并未完全遵从国际标准。虽然ＧＢ4970-1996 与ＩＳＯ2631 评价健康的轴加权系数相同，但二者评价舒适性的轴加权系数并不同。此外，ＩＳＯ2631 指出，若无法测出靠背振动时，可将座椅面水平振动的系数修正为1.4。但ＧＢ4970 的依据并不明确，且其对平顺性的评价所依据的客观值与舒适之间的联系较笼统。

在实际研究和试验过程中，按分析域的不同，又可将平顺性分析研究方法分为时域分析和频域分析。

时域分析是以振动加速度的时间历程信号作为研究对象，这种方法可精准反映出选定方向的振动剧烈趋向，分析结果与实车试验方便比较，同时还可以在非线性平顺性分析中派上用场。可是，实际中的时域信号变化得很快，这对得出结果有影响，这时往往要以傅里叶变换来做频域分析。

频域分析是在时域加速度信号基础上求出功率谱密度值进行分析。理论上它也可以由路面功率谱和汽车模型的频率响应函数求出。频域分析优点在于，可以直观看出指定频率或频段上振动能量密度的分布。这样一来就可以由不同频率振动信号给乘员带来的敏感程度进行评价，找出不舒适的频段，从而避开有害的振动频率，这样的评价分析更加全面，且便于研究各参数带来的影响，是我们喜欢的分析方法。

在经过前述对评价方法和国内评价现状的简要介绍后，结合实际仿真的需求，本文拟分别在时域和频域信号下，采用主观评价和以总加权加速度均方根值为评价指标的客观评价相结合的评价方法，并参考了ＩＳＯ 2631—1991 和ＧＢ/ Ｔ4970—1996 中“汽车平顺性随机输入行驶试验方法” 对车辆的平顺性所作的评价，对本文所建立的某款轿车模型在Ｃ级路面匀速行驶的仿真过程进行客观与主观相结合的平顺性的评价。具体过程见下列步骤: