SWIFT与FTire轮胎模型的应用对比研究

发布时间：2019-04-30 15:00

【摘要】：汽车动力学仿真技术已广泛应用于平顺性、操纵稳定性和耐久性的研究。人们普遍认识到对汽车模型精度影响最大的组件是轮胎。最近研究车辆平顺性的轮胎模型成为热点,即中高频轮胎模型。中高频轮胎模型的精度直接影响整车动力学中平顺性的仿真精度。目前,中高频轮胎模型有SWIFT、FTire、RMOD-K、CDTire、Gim二自由度轮胎模型等,其中发展比较成熟并得到商业化应用的中高频轮胎模型有SWIFT和FTire。两种轮胎模型各有优缺点,CAE工程师对选择哪种轮胎模型很困惑。为此,本文分别研究两种轮胎模型的建模机理,对比两种轮胎模型的辨识精度、预测能力、试验需要、辨识费用和仿真速度等方面,主要开展了如下研究工作:1、研究了SWIFT轮胎模型建模机理,SWIFT轮胎模型由魔术公式、接地质量块滑移模型、串联椭圆等效路面模型和刚性环模型四部分组成。首先,介绍了魔术公式,包括魔术公式基本参数、具体公式、建模要点和特点。其次,由线性瞬态模型引入接地质量块滑移模型,基于Simulink搭建接地质量块滑移模型,并验证其准确性。再次,介绍了等效路面模型,包括轮胎包容特性、等效路面经验模型和串联椭圆凸轮模型的建模机理,基于MATLAB建立等效路面。最后,介绍了平面内三个方向的刚性环模型建模机理,基于Simulink建立了固定轮心高度轮胎高速过转鼓凸块模型。2、介绍了FTire轮胎模型建模机理,包括结构模型、胎面模型、热模型和磨损模型。首先,介绍了结构模型中带束单元的自由度、带束单元与轮辋之间和相邻带束单元之间的连接方式。其次,介绍了胎面模型中胎面块的数量、分布特点、胎面块与带束单元的连接方式和胎面与路面相互作用力的计算方式。再次,介绍了热模型,包括轮胎在滚动过程中产生热量的因素、FTire热模型的建模机理和结构。最后,介绍了磨损模型中胎面块的瞬时磨损率与胎面块能量损耗、胎面温度和胎面块法向力的计算公式,瞬时磨损率描述随时间变化的花纹深度,间接影响轮胎力学特性。3、介绍了本文需要的轮胎力学特性试验及试验台、建立SWIFT和FTire轮胎模型需要的试验数据与参数辨识方法。首先,介绍了各种轮胎力学特性试验,包括稳态特性试验、静态特性试验、瞬态特性试验、包容特性试验和动态特性试验的定义、试验方法和需要的试验台。其次,介绍了建立SWIFT轮胎模型需要的试验工况、试验方法、试验大纲和参数辨识方法,包括轮胎基本参数、轮胎稳态特性试验、轮胎基本特性试验、轮胎包容特性试验和轮胎动态特性试验。再次,介绍了建立FTire轮胎模型需要的试验数据、试验大纲,包括轮胎基本参数、轮胎接地印迹形状、轮胎静态特性试验、轮胎稳态特性试验、轮胎动态特性试验。最后,介绍了使用COSIN软件中的FTire/fit模块进行FTire参数辨识的具体流程。4、分别从辨识精度、仿真速度、越障仿真、模型复杂程度、辨识费用等方面对SWIFT和FTire轮胎模型进行了对比。但是由于本人能力有限,对比结果不是绝对的,仅供参考,如有问题欢迎指正。总之,SWIFT轮胎模型比较适合汽车操纵稳定性和平顺性仿真,FTire轮胎模型比较适用于汽车平顺性、舒适性、耐久性仿真。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.341

【引证文献】