技术技巧 | Adams Car路面谱模型建立以及整车载荷提取

利用MSC Adams技术进行车辆实时性能模拟与设计优化


引言

在当今汽车设计与工程领域，仿真软件如MSC Adams被广泛应用于验证和优化车辆的动态性能、耐久性及安全性。本文旨在详细介绍如何利用这一领先技术，建立精密的路面模型、轮胎模型以及整车动力学模型，以模拟各种工况，为工程师提供关键的数据与分析支持。此外，本技术对于审查结构设计的有限元强度与刚度分析提供了准确的边界条件，同时有助于实现车辆在不同阶段中的组件疲劳预测。本文涵盖了从路面建模到载荷提取的全过程，以及模拟试验在车辆开发中的应用。

一、2D路面模型构建




采用MSC Adams中的二维路面接触策略，通过点跟随法在XZ平面上定义形成几何曲线，可构建出适应不同弦长曲线的路面模型。此方法特别适用于评估车辆在起伏地形、上下坡道等常见路况下各种组件的动态响应，为结构设计提供量化依据。经典案例中，汽车制造商常模拟车辆通过三角形凸起路面的情况，通过路面接触模型，对前悬架系统、后悬架系统、转向系统以及车身模型在受到垂直冲击时的响应强度进行评估。

二、3D等效容积路面构建

供3D仿真环境使用，通过将路面建模为一系列三角形的集合，同时将轮胎视为一组垂直的圆柱体，此三维接触模型可以精确模拟车辆在复杂环境中的行驶性能，比如城市道路曲径处遇到台阶、坑洼，以及更自然的未开发路面上行驶的状况。此模型能够综合考量轮胎与路况交互的体积效应，为每种路面接触情景提供更真实、全面的模拟结果。

三、3D样条路面构建

基于样条曲线生成的三维路面，不仅可以模拟停车场、赛道等日常路面形态，还能增强对车辆通过特定曲率路径的建模能力。此路构建方法通过 RDF 格式文件编辑，或直接使用 Car 模块内的 Road Builder 功能，实现 XML 类型的路面模型文件自定义。这一方法为车辆路径设计提供高度灵活的选项，并支持对不同路况的道路创作和验证。

四、整车底盘部件载荷提取技术

通过构建整车多体动力学模型，在预设路面上设定规定的试验工况，比如直线加速、行驶通过弯道、紧急制动等多种极限操作。车辆在这些操作过程中的动态载荷分布，尤其是底盘与车身之间关键连接节点的力分布，被精确记录和分析。这些载荷数据是进一步进行有限元分析（包括强度、刚度分析）和疲劳寿命预测的基础。

为了确保模型的通用性和适应性，本文提出的路面模型构建法可以轻松应用于随后的多个项目中。同时，针对轮胎动力学模型的详细参数设置，确保了场景模拟的精确性和预测价值。尽管此流程针对特定轮胎特性进行定制，但短期内的准备工作提供了长期的设计优化基础。