ADAMS CAR模塊介紹ppt課件

1、1;.23 ADAMS/CAR是MDI公司與Audi、BMW、Renault和Volvo等公司合作開發(fā)的整車設(shè)計軟件包，集成了它們在汽車設(shè)計、開發(fā)等方面的經(jīng)驗。 ADAMS/Car是一種基于模板的建模和仿真工具，大大加速和簡化了建模的步驟。用戶只需在模板中輸入必要的數(shù)據(jù)，就可以快速建造包括車身、懸架、傳動系統(tǒng)、發(fā)動機、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、制動系統(tǒng)等在內(nèi)的高精度的整車虛擬樣機，并進行仿真。4 利用ADAMS/Car的數(shù)據(jù)庫功能，可以有效地選擇襯套、限位塊、減振器等以裝配各 個 子 系 統(tǒng) ， 節(jié) 約 用 戶 每 次 重 復(fù) 輸 入 數(shù) 據(jù) 的 時 間 。 通過高速動畫直觀地顯示在各種試驗工況下整車動力學(xué)響

2、應(yīng)，并輸出標(biāo)志操縱穩(wěn)定性、制動性、乘坐舒適性和安全性的特征參數(shù)，從而減少對物理樣機的依賴。 5ADAMS/CAR 模塊界面6CARSDEDMCSM3D RoadDurabilityDriverDrivelineSolverEngine powered by FEVMACHANISM/ProControlsExchange71.2.1懸架設(shè)計軟件包SD Suspension Design中包括以特征參數(shù)（前束、定位參數(shù)、速度）表示的懸架模型。通過這些特征參數(shù)，設(shè)計師可以快速確定在任意載荷和輪胎下的輪心位置和方向，在此基礎(chǔ)上，快速建立包括橡膠襯套在內(nèi)的柔體懸 架模型。它采用的是全參數(shù)的面板建摸方式

3、。借助懸架模塊，設(shè)計師可以提出原始的懸架設(shè)計方案。在此基礎(chǔ)上，通過調(diào)整懸架參數(shù)就可以快速確定滿足理想懸架特性的懸架方案。 8 Suspension Design可以進行的試驗包括：單輪激振試驗、雙輪同向激振試驗、雙輪反向激振試驗、轉(zhuǎn)向試驗和靜載試驗等。輸出的參數(shù)包括39種標(biāo)準(zhǔn)懸架特性參數(shù)。91.2.2概念化懸架模塊CSM CSM是一個選裝模塊，可以是ADAMS/CAR的一部分，也可以單獨使用。利用CSM，通過預(yù)先定義懸架運動時或受外力作用時車橋的軌跡，可以在ADAMS/CAR中實現(xiàn)懸架的運動分析。利用CSM，不需要建立詳細的多體懸架模型，就可以研究系統(tǒng)級的車輛動力學(xué)性能。由于特征文件.SCF中

4、不包含任何相關(guān)的幾何信息，所以CSM模型不但可以與他人共享懸架特征文件，而且不必擔(dān)心泄密。 另外，使用CSM可以在同一個車輛裝配中把概念懸架與多體懸架相結(jié)合使用。也可以通過表格數(shù)據(jù)（二維或三維的樣條函數(shù)）或三元多項式系數(shù)定義懸架特征曲線。從ADAMS/CAR多體懸架分析中可自動產(chǎn)生懸架特性 .SCF文件。用戶可以如同懸架設(shè)計模塊一樣進行整車的仿真分析。10SD與CSM的區(qū)別：uSD需要建立詳細的多體懸架模型，或者是借助已有的多體懸架模型進行改進。uCSM不需要建立詳細的多體懸架模型，只注重懸架布局的最終結(jié)果。111.2.3經(jīng)驗動力學(xué)模型EDM 虛擬樣機功能的巨大發(fā)展，應(yīng)歸功于MDI公司與MTS

5、系統(tǒng)公司共同開發(fā)的EDM模塊。利用EDM，可快速建立基于試驗數(shù)據(jù)的高精度彈性件模型，特別是在設(shè)計復(fù)雜的懸架、阻尼器、襯套和輪胎等。n1.2.4駕駛員模塊Driver ADAMS/Driver是一個可選模塊，是在德國的IPG-Driver基礎(chǔ)上經(jīng)過二次開發(fā)形成的成熟產(chǎn)品。利用該模塊，可以提高車輛動力學(xué)仿真的真實感，特別使用與裝備有各種正負反饋的智能系統(tǒng)（例如：ABS、4WS、CCS）的汽車。121.2.5 動力傳動模塊Driveline 使用ADAMS/Driveline，可以方便的建立整車的傳動系統(tǒng)，以研究傳動系與懸架的相互作用。動力傳動模塊提供了一系列的標(biāo)準(zhǔn)試驗，可以做前輪驅(qū)動，后輪驅(qū)動及四

6、輪驅(qū)動，力矩轉(zhuǎn)移、分配、陀螺效應(yīng)和平衡效應(yīng)、軸承動力學(xué)和彈性、以及部件級的噪聲和振動激勵等分析。n1.2.6 三維路面模塊3D Road 應(yīng)用ADAMS/3D Road模塊，用戶可以方便地建立三維光滑的路面，例如：多層停車場，賽車跑道和高速公路。 13n1.2.7 Solver模塊 ADAMS/Solver 是一個自動建立并解算用于機械系統(tǒng)運動仿真方程的，快速、穩(wěn)定的數(shù)值分析工具?？梢詫σ詸C械部件、控制系統(tǒng)和柔性部件組成的多域問題進行分析。ADAMS/Solver支持多種分析類型，其中包括運動學(xué)、靜力學(xué)、準(zhǔn)靜力學(xué)、線性或非線性動力學(xué)分析。 它可以提供多種積分方法以有效的進行方程解算。ADAMS

7、/Solver可以用戶化。方便的使用用戶子程序建立特定的用戶模型。 14 Controls模塊是CAR模塊的一個可選裝模塊。使用Controls，用戶可以將基于幾何外形的ADAMS完整系統(tǒng)模型方便地放到所使用的控制系統(tǒng)設(shè)計軟件（例如EASY5, MATLAB or MATRIXx等）所定義的框圖中。 n1.2.8 Controls模塊 Controls 提供的工具可以將Matlab 輸出的C代碼輸入進ADAMS中，這樣就可以方便的在ADAMS統(tǒng)一環(huán)境中進行仿真。由于充分考慮了控制系統(tǒng)的行為，用Controls 和控制軟件聯(lián)合求解所得的結(jié)果是真實而準(zhǔn)確的。151.2.9 耐用性分析模塊Durab

8、ility 耐用性試驗是產(chǎn)品開發(fā)的一個關(guān)鍵步驟，主要解決這樣一個問題：“機構(gòu)何時報廢或零件何時失效？”疲勞測試是產(chǎn)品發(fā)展的一個評價標(biāo)準(zhǔn)。疲勞特性往往與一些其他的設(shè)計屬性，例如操縱穩(wěn)定性，行駛性和NVH（噪聲，振動粗糙度），相矛盾。 使用ADAMS/Durability，可以找到這些因素的平衡點，但又不象傳統(tǒng)物理實驗?zāi)菢雍馁M大量的時間。n1.2.10 Engine powered by FEV工具包 ADAMS/Engine powered by FEV 是一個工具包， 具有建立并仿真功能化數(shù)字發(fā)動機的功能。 通過仿真分析，在最短時間內(nèi)獲得可靠、有效和功率強大的發(fā)動機。16 使用MECHANIS

9、M/Pro，用戶可以方便的將Pro/ENGINEER的數(shù)據(jù)和幾何外形用于機構(gòu)仿真中。 二者采用無縫連接的方式。1.2.11圖形接口模塊Exchange ADAMS/Exchange為ADAMS與其他CAD/CAM/CAE軟件之間的數(shù)據(jù)交換提供了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，實現(xiàn)雙向傳輸。n1.2.12Pro/E接口模塊MECHANISM/Pro17 Driveline、Vibration、Controls、Durability、AutoFlex通過ADAMS/CAR界面中的Tools下的Plugins下拉菜單加載選裝。18 相對傳統(tǒng)的汽車設(shè)計開發(fā)，使用ADAMS及其CAR模塊，可以在如下方面收到明顯效果：分

10、析時間由數(shù)月減少為數(shù)日降低工程制造和測試費用在產(chǎn)品制造出之前，就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計錯誤，完善設(shè)計方案在產(chǎn)品開發(fā)過程中，減少所需的物理樣機數(shù)量當(dāng)進行物理樣機測試有危險、費時和成本高時，可利用虛擬樣機進行分析和仿真縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期 19 福特汽車公司在一個新車型的開發(fā)過程中采用此項技術(shù)，設(shè)計周期縮短了70天。全公司范圍內(nèi)，由于采用了這項技術(shù)，設(shè)計費用減少了4000萬美元，制造費用節(jié)省了10億美元。由于設(shè)計制造周期的縮短，新車上市早，額外贏利達到其成本的數(shù)倍。20 雙擊CAR模塊圖標(biāo) ，屏幕出現(xiàn)ADAMS/CAR窗口，并彈出歡迎對話框。此時需選擇模式：Standard InterfaceStand

11、ard InterfaceTemplate BuilderTemplate Builder 選擇其中一個，進入CAR模塊的一個模式。若需要切換模式，可以直接按F9F9或者Tools下拉菜單的第一個選項。 在專家模式中使用ADAMS/Car，工程師可以根據(jù)本公司的工程經(jīng)驗建立用戶自定義模板，以幫助新來的工程師應(yīng)用該模板進行各種工況標(biāo)準(zhǔn)的整車性能仿真試驗。 21BuildTestSimulate &ReviewPostProcessor22 研究車輛系統(tǒng)動力學(xué)，建立車輛仿真模型，歸納起來有以下幾個典型步驟：機械系統(tǒng)的物理抽象；獲取模型的運動學(xué)（幾何定位）參數(shù)，建立抽象系統(tǒng)的運動部件、約束，

12、從而建立運動學(xué)模型。校驗?zāi)Ｐ偷淖杂啥燃罢_性。獲得模型的動力學(xué)參數(shù)，定義模型中部件、鉸鏈與彈性元件及外界條件，如道路模型、鐵道輪軌模型、空氣阻力等的特性，建立動力學(xué)模型，對動力學(xué)模型進行調(diào)整與仿真計算。對仿真計算結(jié)果進行后處理。 23n2.3平順性試驗仿真方向盤角階躍試驗仿真24S形轉(zhuǎn)向試驗仿真25文件格式文件格式 說說 明明允許允許 輸入輸入允許允許 輸出輸出Solver語句表（語句表（.adm） 儲存用儲存用Solver命令語言命令語言ADL編寫的語句表，用編寫的語句表，用于描述樣機模型于描述樣機模型 CAR模型數(shù)據(jù)庫模型數(shù)據(jù)庫 （.bin） 儲存儲存CAR模型數(shù)據(jù)庫的全部信息模型數(shù)據(jù)庫的

13、全部信息 CAR命令文件（命令文件（.cmd） 儲存儲存CAR命令文件，使用該命令文件可自動產(chǎn)命令文件，使用該命令文件可自動產(chǎn)生樣機模型或者仿真結(jié)果生樣機模型或者仿真結(jié)果 Solver仿真分析結(jié)果文件仿真分析結(jié)果文件（.req,.res,.gra） 分別用于儲存要求、結(jié)果和圖形的分析結(jié)果分別用于儲存要求、結(jié)果和圖形的分析結(jié)果 26文件格式文件格式說說 明明允許允許輸入輸入允許輸允許輸出出log文件文件(.log)ASCII的文件，記錄輸入的各種命令，以及執(zhí)行命令過程中的文件，記錄輸入的各種命令，以及執(zhí)行命令過程中的接受到的錯誤信息的接受到的錯誤信息 試驗數(shù)據(jù)試驗數(shù)據(jù)文本文件格式，用于儲存外部的

14、試驗數(shù)據(jù)文本文件格式，用于儲存外部的試驗數(shù)據(jù) 數(shù)值數(shù)據(jù)數(shù)值數(shù)據(jù)文本文件格式，儲存文本文件格式，儲存CAR操作過程中產(chǎn)生的數(shù)值結(jié)果操作過程中產(chǎn)生的數(shù)值結(jié)果 CAD文件文件儲存幾何信息，可以使用的圖形格式有儲存幾何信息，可以使用的圖形格式有STEP、IGES、DXF、DWG、Parasolid。 立體平畫法和立體平畫法和著色文件著色文件曲面的多邊形表示方法曲面的多邊形表示方法 波前文件波前文件儲存模型幾何形狀和運動數(shù)據(jù)的輸出文件儲存模型幾何形狀和運動數(shù)據(jù)的輸出文件 FEA載荷載荷輸出有關(guān)節(jié)點載荷的變化情況，供進一步的有限元分析輸出有關(guān)節(jié)點載荷的變化情況，供進一步的有限元分析 電子數(shù)據(jù)表電子數(shù)據(jù)表以

15、電子數(shù)據(jù)表格式輸出的仿真分析結(jié)果以電子數(shù)據(jù)表格式輸出的仿真分析結(jié)果 27 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向試驗的目的是測定汽車對方向盤轉(zhuǎn)角輸入達到穩(wěn)定行駛狀態(tài)時汽車的穩(wěn)態(tài)橫擺響應(yīng)。仿真參考某一具體車形，試驗為滿載工況，按GB/T6323.6-94的要求進行。整車質(zhì)量為1065Kg,其中前軸570Kg,后軸495Kg,初始轉(zhuǎn)彎半徑為20 米。選用相應(yīng)的模塊，并對一些特性參數(shù)進行修改，組裝成整車，使仿真邊界條件與試驗相同，進行仿真。28 整車滿載在干路面上右轉(zhuǎn)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的仿真與試驗（前后側(cè)偏角差特性）對比結(jié)果見右圖，可知仿真結(jié)果與試驗結(jié)果變化趨勢相同，在小橫向加速度下（線性范圍下）吻合相當(dāng)好，在大橫向加速度下（非線性

16、范圍下）有一定差別。 前后側(cè)偏角差特性圖29 車身側(cè)傾角與側(cè)向加速度關(guān)系圖車身橫擺角速度與側(cè)向加速度關(guān)系圖30n4.2 瞬態(tài)試驗仿真 汽車的瞬態(tài)特性是評價汽車操縱穩(wěn)定性好壞的重要評價方法。因此象角階躍、角脈沖、力階躍、力脈沖、轉(zhuǎn)向回正、單移線、雙移線、正弦輸入等評價方法在不同國家得到不同重視。同時車輛的瞬態(tài)特性的計算機仿真已成為汽車瞬態(tài)特性理論研究與樣車性能預(yù)測的重要手段。這里僅給出轉(zhuǎn)向回正特性仿真結(jié)果。以下四幅圖為低速回正試驗仿真結(jié)果特性曲線。仿真中設(shè)汽車沿半徑為15米的圓周行駛，并使側(cè)向加速度達到0.4g ,然后撒手。31 側(cè)向加速度曲線車身側(cè)傾角曲線32 方向盤轉(zhuǎn)角曲線橫擺角速度曲線33

17、 整車制動性能的仿真試驗，包括直線制動、轉(zhuǎn)彎制動情況下的仿真計算與分析。需要指出的是，ADAMS/CAR在制動性能仿真方面略顯不足，如制動器只有鉗盤式模型，且未引入制動力調(diào)節(jié)或ABS等控制系統(tǒng)。下邊給出整車滿載在峰值摩擦系數(shù)=0.94，滑動摩擦系數(shù)=0.74路面上，初始車速為40Km/h，側(cè)向加速度0.32g，制動踏板力分別為8Kg，30Kg, 100Kg三種不同制動強度下的轉(zhuǎn)彎制動穩(wěn)定性仿真計算結(jié)果。 34速度曲線圖側(cè)向加速度曲線圖35 車輪角速度曲線圖整車運動軌跡36車輪角速度曲線圖整車運動軌跡37車輪角速度曲線圖整車運動軌跡 由制動分析結(jié)果可知：在小制動強度下，制動過程中前輪未抱死，整車

18、制動軌跡仍能保持圓周方向；在大制動強度下，前輪抱死，喪失轉(zhuǎn)向能力，但車輛仍保持穩(wěn)定。 38 在車輛動力學(xué)研究的歷史長廊中，對汽車的建模與仿真始終是一個關(guān)鍵問題。汽車本身是一個由各種力學(xué)鉸鏈和彈性元件構(gòu)成的復(fù)雜的多體系統(tǒng)，加上實際工況的復(fù)雜性，這給車輛動力學(xué)的研究提出了許多挑戰(zhàn)。最初由于計算機硬件與軟件方面的限制，人們不得不對汽車進行簡化，采用經(jīng)典力學(xué)方法，手工推導(dǎo)其動力學(xué)方程，手工編制程序，從最初的兩自由度到十幾自由度。這種經(jīng)典方法對車輛動力學(xué)的研究起了非常重要的作用，特別是在車輛動力學(xué)的理論研究方面起了奠基作用。但這種方法均是不同程度對汽車進行某種簡化下得出的，這使汽車的許多特性無法精確得到

19、，如在汽車的某種工況下所有鉸鏈的受力情況。 39 雖然多體分析商品化軟件能夠解決車輛動力學(xué)中的模型的復(fù)雜性和精確性，但其本身應(yīng)用也有一些問題。由于將汽車考慮為一復(fù)雜的多體系統(tǒng)，與經(jīng)典方法相比建模的工作量明顯增加，而且建模者需有較強的力學(xué)背景知識，加上車輛動力學(xué)的各種工況的復(fù)雜性，以及建模中輸入變量、輸出變量的復(fù)雜性，以及不同模型的變拓撲結(jié)構(gòu)等問題，使一般的產(chǎn)品設(shè)計人員較難直接應(yīng)用多體通用程序進行虛擬樣機模擬來解決實際問題。因此國外的汽車公司均在多體商品化軟件基礎(chǔ)上開發(fā)有自己特色的虛擬樣機仿真系統(tǒng)，如福特公司的ADAMS/PRE，ISUZU公司的ADAMS/ISUZU，大約28個主要汽車40 公司擁有在ADAMS基礎(chǔ)上二次開發(fā)的專用仿真系統(tǒng)，其用戶界面十分友好