PDF《苏小平汽车产品数字化设计研究团队》

汽车产品数字化设计研究团队 车辆工程 普通机械 团队带头人 苏小平 教授 苏小平教授,工学博士,博士后,博士生导师.

现任南京工业大学车 辆工程系主任,中国机械工程学会高级会员,中国汽车工程学会高级会员, 江苏省特种设备管理协会常务理事,江苏省装备制造推进企业信息化专家 组成员,江苏省工业装备数字制造及控制技术重点实验室办公室主任,南 京市质量检验协会专家委员会委员. 近年来,先后承担了南京汽车集团公司、上海汽车南京依维柯汽车有 限公司和常林股份有限公司等国家特大型企业的有关汽车、工程机械、数 控机床等产品的结构分析、数字化仿真等科研课题10余项. 作为第一完成人、获中国汽车工业科技进步奖一次.主要研究方向为 汽车与机械系统虚拟样机(集液压、控制等方面)技术研究,汽车系统轻 量化与可靠性设计研究,汽车高效新型节能与环保产品开发等. 汽车产品数字化设计研究团队以南京工业大学车辆工程系 7名骨干教师组成,其中正教授2人,副教授4人,讲师1人. 具有博士(后)学位2人、硕士学位5人.平均年龄38.18岁.团 队主要研究面向汽车工程领域和普通机械工程领域,包括汽 车整车和零部件的动力学动态仿真研究、汽车关键零部件轻 量化及可靠性研究,汽车NVH性能研究,动力机械研究等. 团队组建已有近10年历史,承担过国家重大

863 子项目 与央企重大质量攻关项目4项,团队年平均科研到款100万以 上,团队年平均发表论文30篇以上,个人年平均完成教学工 作量700标时以上.此外,还承担了多项省级、校级教改项 目,授权发明专利4项,获中国汽车工业科技进步奖1项. 团队成果 ? 获得中国汽车工业科技进步奖1项?授权发明专利4项?发表各类论文200余篇 ? 承担或参与国家重大

863 子项目与 央企重大质量攻关项目4项,横向企业 合作二十余项 乘用车与轻型汽车底盘关键零部件轻量化与可靠性分析技 术研究及应用 技术核心内容 ? 多体动力学建模及动态仿真技术 利用虚拟样机软件ADAMS建立整车或 半车底盘的多体动力学模型,对模型添加 准确完备的整车参数,并添加仿真路谱, 对关键零部件在不同工况下力学动态特性 进行仿真. ? 灵敏度分析方法 灵敏度是指目标函数对自变量的变化 梯度,其一阶函数的导数为一微分灵敏度, 若在离散系统中则为一阶差分灵敏度. 结构设计中的灵敏度是指结构的性能 参数Ti对设计参数xi变化的敏感程度,即, 其值可以反映设计变量对结构性能的影响 程度. 科研成果 ? 发表相关论文30余篇,专利6项,其中发明 专利2项?与上汽汇众跃进宁波前桥汽车有限公司组建 合作项目,针对荣威550轿车底盘进行轻量化优 化设计,项目总经费达到545万元,产生效益近 亿元 技术简介及意义 该项技术针对汽车底盘关键零部件,结 合了ADAMS、HyperWorks、FE-Fatigue等 软件进行多平台联合动态仿真,获取其在 多种工况下的载荷谱,通过灵敏度分析方 法甄选出可优化对象,在保证其整车性能 的前提下,结合载荷对其进行合理的拓扑 优化,达到轻量化与可靠性兼顾的工程目 标. ? 满足平顺性和操纵稳定性要求 ? 面向节约钢材的工程设计目标 ? 以理论分析和仿真代替经验设计,结果更 具可靠性,适用范围更广 ? 缩短研发周期,减少研发经费 轿车后副车架模型 B级路谱曲线 副车架某位置受力动态仿真结果 优化后的静力学分析 轿车后副车架 多体动力学模型 乘用车与轻型汽车底盘动态仿真技术 技术简介 该项技术针对乘用车或轻型汽车整车底盘,结合ADAMS多体动力学分析软 件,建立精确的整车或半车多体动力学模型,通过模拟仿真,以全面完整的获取 整车在行驶、转向、刹车以及各种工况条件下的整车性能参数,对整车的操纵稳 定性,平顺性给出准确的评价,对底盘悬架系统刚度,阻尼的匹配及发动机悬置 刚度等参数进行优化. 技术优势 ? 以理论分析和仿真代替经验设计, 结果更具可靠性,适用范围更广. ? 研发周期短,研发经费少 ? 满足及提高车辆操纵稳定性,平顺 性的前提下,同时提升可靠性. 技术应用及科研成果 ? 与南汽合作,对于依维柯4010轻型客车 后悬架减振器阻尼和少片簧刚度进行优化 匹配,产生效益数亿元. ? 与南汽合作,对NJ2046军用越野车的 动力系统悬置进行优化.预期效益巨大. 动力总成 系统模态 实验 发动机悬 置载荷仿 真曲线 车内低频结构噪声预测改进&

ATV技术的应用 ? ATV是系统的一个固有属性,是结构法线方 向的振动速度与场点声压之间的一种线性关系, 反映的是从辐射表面到内部场点的固有属性. ? 空腔声学模态分析是对声波控制方程广义力 向量为0向量的计算求解,即车身结构运动向量 时的空腔声学共鸣频率和声压分布.对声学 有限元模型施加不同的边界条件,便可以进行相 应的声学模态分析. 关键技术要点?发动机等的振动最终传递到车身板件,并通 过车身板件向车内辐射噪声.但是不同的车身板 件或区域对车内场点声压的贡献是不同的.这种 贡献不仅有大小之分,依其对车内场点声学贡献 的性质还有正负之分.在汽车设计阶段对车身板 件进行的板件贡献量分析,可预测出对车内噪声 贡献较大的车身板件.通过合理的结构修改,改 进其振动特性,从而抑制其对车内的辐射噪声. 技术方法简介 ? 该项技术利用了ANSYS和LMS Virtual.Lab Acoustics,建 立了主要以声学量和振动参数为目标的联合仿真模式,可 以对研究对象进行车身结构模态和内声场声学模态的分析. 预测了车身结构动态特性和车内声场声学特性. ? 在此基础上建立车身结构-车内声场耦合模型,以发动 机激振力为边界条件进行车内低频耦合声场预测计算,并 针对声压峰值频率进行面板贡献度分析. ? 在分析预测的过程中,运用ATV技术减少重复计算,进 行快速预测预测了对车内噪声贡献较大的车身板件,为车 身结构改进提供参考依据. 部分车身 结构模态 部分车身 声学模态 驾驶员头部声学量 车身面板贡献度示意 近场声全息技术及其应用 近场 声全息 (NAH) ? 平面近场声全息(PNAH): 在靠近声源表面的二维平面上作声压测量, 重构出三维空间中全部的波长和源表面声 压场分布 ? Helmholtz方程最小二乘法 (HELS): 一种对声场的重构算法 ? 波束形成(Beamforming) ? 常规声全息、近场声全息、远场声全息, 其中近场声全息(NAH)适用面广,分辨率好 ? 原理是在紧靠被测声源物体表面的测量面 上记录全息数据,然后通过空间声场变换算 法重构三维空间空间声场 ? 用于噪声源的识别、声场可视化 ? 专用声强探头,专业仪器和软件支持,及 时重构声强、声压、振速 ? 估计声源的声功率,有相邻噪声干扰也可 使用 ?可定位声源 ?可在自由场中定位声源 ?引擎近表声场测试 Engine Test ?动力转向柱近表声场测试 Power Steering Column Test ?制动器啸叫声场测试 Arrester Test 单极子 偶极子 四极子 Relative Intensity 3D Decay Mic.

1 Mic.

2 p1 p2 Spacer ?

2 C 用传声 器测量近场 的声压

3 C 用球面波函数 拟合声场

4 C 声压,粒子速度, 声强,可视化

1 C 振动体产 生声音 Engine Test Power Steering Column Test 客车被动安全性仿真及评价技术 技术简介汽车被动安全性主要包括碰撞安全性和翻滚安全性两个方面. 研究方法主要是利用HyperWorks软件,对研究对象进行非线性的大变形仿真,准确模 拟出对象在碰撞或翻滚的一段时间内的受力,变形,破坏情况,由于加入了假人模型, 也能够模拟出人体在车辆碰撞或翻滚时所受到的伤害情况. 所有的安全性评价均参考了欧盟和国内的相关标准.仿真结果可信程度高. 汽车被动安全性系指事故发生时,汽车保护乘员和行人的能力. 乘用车正面碰撞安全性研究 三维模型建立 导入Hypermesh 网格划分 几何清理 总成装配 导入HyperCrash 材料 属性 设置 边界 条件 设置 接触 设置 刚性墙 设置 速度 设置 RADIOSS求解 仿真结果分析 应力 分析 变形 分析 能量 分析 加速度 分析 速度 分析 仿真结果正确性 有限元模型输出 头部损伤分析 胸部损伤分析 大腿损伤分析 Y N 汽车正面碰撞标准分析人体损 伤分析 正面碰撞安全性仿真及评价技术流程 模拟仿真周期短 ,费用少,数据准确,结果可信度高,对车型研发和优化的指导意义强. 科研 成果 ?以依维柯某轻型客车为对象,完成碰撞和翻滚被动安全性的研究,并提出了针 对性优化改进方案. ?发表相关论文20余篇. ? 建立客车车身有限元模型,完成各个部件的网格划 分、质量分布、材料属性以及各部件之间的装配连接. ? 创建客车中乘员生存空间模型,根据ECE R66法规 中生存空间的具体定义,建立乘员的生存空间模型. ? 分别参考FMV SS216 、SAE J

996、ECE R66法规建 立客车车顶静态压溃实验、准静态压溃实验、整车跌落 试验、侧翻试验模型,仿真并分析立柱的碰撞特性,客 车顶部结构的耐撞性、车身段的碰撞特性,以及整车侧 翻后分析乘员的生存空间变化,以及车身各部件对吸能 的贡献. ? 探讨提高客车侧翻结构安全性的对策,对侧翻结构 中薄弱的部位进行结构改进,通过对比分析,验证改进 后客车侧翻车身结构的合理性. 翻滚安全性仿真及评价技术流程 ........