基于虚拟迭代技术的燃油箱载荷谱分析

吴天军+张晓倩+王忠海+张井海

摘 要：结合某款混动SUV车型高压金属燃油箱开发，采集在耐久试验场中，燃油箱各安装点及箱体的加速度、应变信号。搭建燃油箱总成刚柔耦合动力学模型，通过虚拟迭代技术求取各安装点载荷谱信号，作为燃油箱疲劳分析的载荷输入，开展基于载荷谱的疲劳性能评估。

一、载荷谱采集

采集燃油箱箱体、各安装点及扎带的载荷谱信号，共识别16 个通道的加速度信号（A1～A16） 和12 个通道的应变信号（S1～S14），加速度传感器及应变片粘贴位置如图1所示。

二、载荷谱处理

试验场采集的载荷谱数据通过滤波（0.1-40Hz）、重采样（256Hz）、去毛刺、路况截取等处理，完成载荷谱基础处理。为缩短项目周期，利用FEMFAT Lab软件对载荷谱进行等效选取，即通过损伤等效方法，选取13段路中的4段（比利时、国情、坑凹、ABS制动），将循环次数进行缩放排列，代替试验场耐久试验里程要求。

三、动力学模型搭建

在动力学软件Adams中搭建油箱带部分车架的刚柔耦合模型，在车架上设置4个驱动Spline用于驱动模型仿真，在燃油箱安装点等位置建立Request用于监测加速度、應变等信号，与实测信号进行对比，完成的动力学模型如图2所示。

四、虚拟迭代计算

利用FEMFAT Lab软件，调用搭建的燃油箱动力学模型，进行虚拟迭代计算，当响应信号与实测信号相对损伤达到0.5-2时，终止迭代，迭代结果如图3所示。

提取最后一次迭代的Spline部位驱动信号，如图4所示，驱动动力学模型进行仿真，提取燃油箱4个固定安装点的6个（力和力矩）载荷信号，作为燃油箱疲劳分析的输入。

五、总结

本项目借鉴悬架虚拟迭代方法，通过实测道路载荷谱，基于虚拟迭代的手段可以求取安装点的载荷谱，用于进行产品的疲劳仿真分析，在设计前期进行结构优化，有效避免后期耐久问题发生.

参考文献：

[1]霍福祥，刘再生，等. 虚拟迭代技术在油箱托挂件上的应用研究. 汽车技术， 2011，06.

[2]杨祥丽，沈磊，等. 虚拟迭代方法及其在驾驶室载荷分解中的应用. 轻型汽车技术， 2015，04.endprint