国外研究现状放眼车辆动力学这么多年的发展历程,最早在这方面进行深入研究的是国外 的一些机构。车辆动力学是一个新的课题,也就是从近代才慢慢发展起来的。一 个世纪前可以追溯到,它来与特定相关车辆振动分析的理论研究。事实上,直到 上个世纪二十年代,但只在初步研究中遇到并获得一个初步的了解车辆的振动问 题;等到上世纪三十年代,英国兰彻斯特,美国布鲁斯·埃利亚开始研究车辆悬 架,转向方面,并影响车辆的性能和运动悬架运动学分析[9]。与此同时,在同一 时间,人们开始认识到轮胎横向动力学的重要性。1968 年以后,两自由度机械 手模型的基础上,我们建立了三个自由度控制动力学方程;而对车辆平顺理论分 析,随机振动理论。70357
由于与车辆本身的环境的相互作用,该系统的复杂性和外部负载,车辆和车 辆之间,以及计算方法和理论方法的局限性来研究这些和许多其它负面因素对系 统动力学轿厢造成了巨大的障碍。多体系统动力学是产生于在多个度车辆的自由 的复杂负载条件的解决方案的有效方法。分析和解决问题的模式规定建立的有效 途径[10]。在上个世纪八十年代末,汽车领域已经运用上了多柔体系统动力学的一 些理论以及对应的方法,这说明车辆系统的动力学正在朝着一个新的方向发展。
到了二十世纪九十年代以后,由于计算机应用迅速发展以及大范围的使用, 大量的机械系统动力学仿真理论和对应的分析软件被国外开发出来,比如 Dads 和 Adams。通过运用这些被国外开发出来的先进软件,我们能够对车辆整体以及 汽车悬架系统进行高效率并且精准的建立一个模型,然后根据建立的模型进行仿 真计算。通过软件建模和仿真计算我们使得工作量以及解决的难易程度大大降 低。与此同时,随着 Nastran 以及 Ansys 等计算软件的普及以及有限元理论的完 善,因此多体系统动力学和结构有限元分析的结合越来越紧密。运动中的车辆, 不仅刚体运动的范围非常大,而且还会出现弹性变形的结构[11]。由于以上种种原 因,国内外的汽车公司现在越来越注重刚柔耦合的动力学建模。
1989年,巴西的M.nrurahy,Feraro 和N.fogaca[12] 通过亚当斯软件建立了某中型卡车的动态模型,这个动态模型由多个子系统组成:动力总成和前后悬架 等等,在这之中通过有限元分析软件Nastran产生柔性模态分析的主要是车架部 分。运用该模型对设计参数对车辆平顺性的影响进行了研究,然后进行了一系列 的实验,证明了其准确性。2009年,G.ficera等一些人在资料[13]中提出了一个假 设,汽车扭转架的后方悬架的的结构上的性能将会对车辆在移动时的性能构成非 常巨大的影响。通过这个假设,然后利用两种分析方法:1.有限元方法2.多体动 力学法,将这两种方法相结合从而建立了扭转家后方悬架的动力学模型,与此同 时也考虑到了橡胶衬套刚度对模型的影响。通过与其他分析建模方法相进行对 比,我们发现其有两个优势:1.模型得到了大大改进2.相比之下精度大大提高。 2006年,Yanghu和其他使用亚当斯[14]软件者建立了一个特殊的动力学模型:把车 体看成是一个柔性体,整车看成是一个刚体,从而建立刚-柔模型。通过刚-柔模 型的建立,我们可以清楚的看出在存在脉冲的刺激下,车身,底盘座椅等装置在 系统中受到橡胶衬套传递的振动而产生的影响。1988年,A.Kshvarz, Md. Bayni[15] 他们将车体的模型导入ADAMS/汽车模块,车辆的刚-柔动力学模型被建立起来, 为了能改变它的响应功能,他们通过改变车体的结构来完成这个目的,通过在随 机路输入模拟的车辆中,经过验证修改的模型可以发送有效地减少到车身加速度 振幅的内部。M.LU[16]采用一种和液压装入很相似的的手段:将所有数据进行收集 分析然后建立模型法,从而建立了这样的一个液压衬套的数据模型,这个数据模 型覆盖了很多部分,比如内部金属材料的衬套、外部金属材料的衬套、上方和下 方的液室和具有惯性的通路。通过这些数据他还分析出了激励和响应之间所对应 的数学关系式,通过这些数学关系式从而得到了动刚度以及因阻尼而产生的滞后 角之间对应的关系式。内格雷特[17]则运用了固体和液体之间可以相互浸润的特性 的思维理论。对液压衬套关于运动特征方面进行了预测,在预测中使用了两种分 析方法流体力学以及有限元法。通过这种方法进行分析,它有一个优点,那就是 可以忽略振幅会对实验产生影响的因素,并且得出的衬套的动态特征都是几乎不 存在什么误差的;但用这种方法也存在一个弊端那就是因阻尼而产生的角度的最 大值频率会与实际相比有四到六赫兹的误差,误差主要产生的原因是模型的到了 简化。沃尔夫冈.绍尔[18]在资料中,经过思考和验证得到以下几个发现液压衬套 的总体上的动力学刚度橡胶的刚度有关、液压衬套的两个充满液体的空间的刚度 和液压衬套的传递数学关系式有关以及液压衬套的数学关系式与液体在运动时 的粘度、密度以及体积等等方面有关。瑞典隆德大学的玛格丽特·斯佩林斯[19] 与沃尔沃汽车公司有着非常密切的合作关系,在他们合作研究的资料中,从而提 出了一些具有流动特性的模型以及具有弹性和可塑性特性的模型,这些模型都是 并联在一起的平面模型,然而这些模型却存在一个问题那就是当模型处在在小频率的激发下,如果用这些模型进行预测,那么预测的准确性将会很可能不准确。 后来这些研发人员还研发了一个程序,该程序可以对实验得到的大量数据进行自 动拟合,这些任务都是通过matlan软件实现模型的建立以及和大量数据的辨识