一汽解放应用 HEEDS 对商用车驾驶室悬置系统隔振性能的优化研究

故事摘要
    业务诉求:
        商用车隔振系统包有4级，包含轮胎、底盘悬架、驾驶室是置和座椅气囊，其中驾驶室的县置直接影响到乘员舒适性，需要重点关注隔振性能的优化，从而提升驾驶室乘员的舒适性。实际车辆使用工况复杂，工况输入限制，缺乏多自由度实际工况仿真;优化算法有限，导致算法的深度控制制约工程应用性。

    解决方案:
        一汽解放汽车有限公司采用HEEDS  software 和 Simcenter 3Dsoftware 联合解决方案，通过驱动求解获得实际路况驱动函数，利用 Simcenter 3D-Motion对实际工况进行下荷载的多体动力学进行模拟，应用 HEEDS-MDO 对商用车驾驶室是置系统隔振性能进行优化。

实施效果：
        结合试验对实际路况下的荷载驱动求解，获得可用于优化分析的系统荷载驱动通过应用 HEEDS 单目标和多目标优化，以及对优化算法的比较，在保证精度和可靠性的情况下，SHERPA 优化算法通过较少的方案迭代计算次数，更高效的获取最优的参数匹配和方案响应、并输出报告，提升了商用车驾驶室是置系统隔振性能的仿真精度和效率。

企业背景介绍

        一汽解放汽车有限公司是中国第一汽车股份有限公司旗下一汽解放集团股份有限公司的全资子公司成立于2003年1月18日，是中、重、轻型卡车及客车制造企业，连续11年领跑中国商用车卡车品牌一汽解放通过不断地深耕研发技术，利用多学科集成仿真体系及数字李生手段，建立了商用车驾驶室振动与耐久性能控制技术。在结构寿命预测、动力学特性模拟、人工智能算法等方面形成技术突破成果应用于解放全系车型驾驶室产品的正向开发通过仿真驱动设计，显著提高耐久性试验一次性通过率，达成了科技创新与开源节流共赢局面。

企业亟待解决的业务问题

        业务挑战1: 商用重型卡车实际应用工况和测试工况差别较大，客户反馈隔振性能差衰减较慢减震器出现触底撞击的行为，产生了异响和可靠性问题，以及同频共振导致的异常振动。应用国标测试方法，对于客户反馈的平顺性方面的问题难以优化。

        业务挑战2: 驾驶室悬置产品研发中，常规设计通常采用对标的设计方法，缺乏对标信息和正向研发设计能力，主要是对减震器阻尼等参数进行微调，无法进行全面参数的验证，工况复杂，产品适用度有限。

企业应用实践与探索

解决方案实际应用情况与探索:

        由于商用车使用情况的复杂性，并不能用单纯应用国标的实验工况来表示所有产品和实际路况下的悬置隔振性能。客户提供的实际道路数据进行载普测试，并应用Simcenter 3D-Motion建立多体动力学模型，利用传递函数进行计算系统的识别根据目标值对传递函数的反函数进行计算，驱动动力学模型获得响应值，比较目标值和误差之间的反馈，结合TWR软件和荷载路谱，通过反复的载荷迭代算法来获得可用于优化舒适性分析的驱动函数。
        获得驱动函数后，在HEEDS-MDO中进行目标和响应的标记，通过对模型标记，获得大量的需要优化的参数如弹刚度、减震器阻尼等。对弹行程等进行约束。利用Simcenter 3D-Motion建立多体动力学减震器参数化模型，对实际路况的动力学特性进行模拟。通过优化计算，最终实现对驾驶室的驾驶员的加速度均方根值、最大侧倾角等进行优化。另外，一汽解放在优化计算方面进行了大量的研究和仿真测试，利用HEEDS-MDO进行单目标、多目标、遗传算法的比较、DOE分析、响应面分析、可靠度与鲁棒性分析，以及田口RPD等等，最终实现了高精度的商用车驾驶室悬置系统隔振性能优化。

实施成效:

        解决了缺乏多自由度实际工况仿真、以及算法的深度控制制约工程应用性的问题计算精度提升25%，效率提升40%。保证了驾驶室悬置隔振性能最优化，并形成悬置弹性减震元件参数化正向设计的能力。

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实施企业证言与点评:

        “Simcenter 3D-Motion和HEEDS-MDO在优化驾驶室悬置性能方面发了重要作用其中SHERP4优化算法高效、快捷，工程应用性极强

间鑫 主任工程师 高级工程师

一汽解放汽车有限公司

未来合作期望:

        接下来将对HEEDS软件内核算法的理论依据、参考及优化参数的可拓展性进行进一步研究;验证模型降阶技术进一步指导数字李生可行性，未来将在ROM方面拓展更多的优化可能性，进一步提升求解效。