NVH减振器及弹簧建模规范

Q/SZJ191001-2017NVH减振器及弹簧建模规范ModelingSpecificationOfStrut，Shock，SpringforNVH20XX20XX-XX-XX实施20XX-XX-XX发布XXXX汽车工程技术有限公司发布Q/SZXX-X-2017NVH减振器及弹簧建模规范范围本标准规定了NVH减振器及弹簧建模方法。本标准适用于CAE部门减振器及弹簧NVH模型建模。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。有限元网格建模规范CAE整车模型命名规范NVH整车模型编号规范术语和定义无。摘要Abstract悬架系统将车辆与道路扰动隔离开来,并有助于车辆的运动特性。从噪声和振动的角度来看,悬架系统是道路输入到车身的主要负载路径,以及动力总成振动的二次加载路径。准确的悬架建模对于确定乘员舱中的噪声与振动的反应非常重要。Suspensionsystemsisolatethevehiclefromroaddisturbancesandcontributetothehandlingcharacteristicsofthevehicle.Fromanoiseandvibrationperspective,suspensionsystemsaretheprimaryloadpathsforroadinputtothebodyandsecondaryloadpathsforpowertrainvibrationstothebody.AccuratemodelingofthesuspensionisveryimportanttodeterminetheN&Vresponsesinthepassengercompartment.由于悬架运动学的影响,构件位置取决于车辆的加载条件。对于大多数的噪声振动的研究,"空车加两人"或"设计载荷"应用于确定的前悬和后悬位置。"空车加两人"被定义为一辆具有所有液体(冷却液、挡风玻璃洗涤液等)和两名前排乘客。特殊情况下可能需要不同的加载条件。Duetosuspensionkinematics,thecomponentpositionsdependonthevehicleloadingcondition.FormostN&Vstudies,“CurbplusTwo”or“DesignLoad”shouldbeusedtodeterminethepositionsofthefrontandrearsuspensions.“CurbplusTwo”isdefinedasavehiclewithfullytoppedliquids(fuel,coolant,windshieldwasherfluid,etc.)andtwopassengersinthefrontseats.Specialcasesmayrequireadifferentloadingcondition.主要弹簧设计是螺旋弹簧。螺旋弹簧和减振器可能是共线（或接近共线）或有偏差。一个滑柱集成了螺旋弹簧和减振器。例如麦弗逊支柱就是典型得用于前驱汽车前悬架的滑柱。Themainspringdesignsiscoilsprings.Coilspringsandshocks(dampers)maybeco-linear(ornearlyso)ortheymaybeoffsetfromeachother.Astrutintegratesacoilspringandshockintooneunit.AnexampleistheMcPhersonstrut,whichistypicallyusedforfrontsuspensionsoncarswithfrontwheeldrive.本文讨论了用于噪声和振动分析的前、后悬架的滑柱、减振器和弹簧的建模过程。这些规范与由噪声振动模型模板构建的模型一致。Thisdocumentdiscussesthemodelingproceduresforthestruts,shocks,andspringsoffrontandrearsuspensionsfornoiseandvibrationanalysis.TheseproceduresareconsistentwiththemodelsbuiltbytheN&VModelTemplates.这些模型将与其他模型(转向节,控制臂等)结合使用，以建立前和后悬挂模型。完整的悬架模型将用于整车模型。Thesemodelswillbeusedincombinationwithothermodels(knuckles,controlarms,etc.)tobuildfrontandrearsuspensionmodels.Thecompletesuspensionmodelswillbeusedbyafullvehiclesystemmodel.流程图ProcessFlowDiagram图1流程图Figure1ProcessFlowDiagram工具描述ToolDescription仿真分析过程中需要用到的如下软件:Thefollowingsoftwarefacilitatestheanalyticalsimulationprocess:前处理(Preprocessors):Hypermesh求解器(AnalysisCode):MSC.Nastran后处理(Postprocessors):HyperView建模和分析过程Modeling/AnalysisProcedure该模型必须符合噪声振动有限元模型建模标准。ThismodelshouldconformtotheNoiseandVibrationModelingStandardsforFEModels.单位Units分析中所用单位制如下所示:Theunitsusedintheanalysisareasfollows:力(Force) 牛顿(N)质量(Mass) 吨(Ton)长度(Length) 毫米(mm)时间(Time) 秒(Second)内容Contents有限元模型表示结构的几何和材料特性。在适用的情况下,还应包括非结构质量。模型的最终用户可以添加载荷和边界条件,以验证它是否正常工作。请参见8.0节性能要求。图2-图4列举了滑柱，减振器和弹簧的例子。Thefiniteelementmodelrepresentsthegeometryandmaterialpropertiesofastructure.Itshouldalsoincludenon-structuralmassrepresentationwhenapplicable.Loadsandboundaryconditionsmaybeaddedbytheenduserofthemodeltoverifythatitisfunctioningcorrectly.Seesection8.0PerformanceRequirements.Figures2–4showexamplesofthevariousstrut,shock,andspringdesigns.图2麦弗逊悬架的滑柱由减振器和螺旋弹簧组成，通常用于前驱车前悬架图3滑柱上端与车身连，下端与转向节连接图4前驱汽车后悬架的减振器与螺旋弹簧坐标系CoordinateSystems通常,在滑柱，减振器，弹簧建模时使用局部坐标系。应定义局部坐标系,沿局部坐标轴运动。Typically,localcoordinatesystemsareusedwhenmodelingstruts,shocks,andsprings.Localcoordinatesystemsshouldbedefinedsuchthattherelativemotionisalongoraboutalocalcoordinateaxis.材料属性MaterialProperties材料规格应从CAD零件文件中获得,但应准确验证。MaterialspecificationsshouldbeobtainedfromtheCAD(ComputerAidedDesign)partfile,butshouldbeverifiedforaccuracy.文件管理Documentation模型文档部分应制定什么悬架会用到这些模型。Themodeldocumentationsectionshouldspecifywhichsuspensionlevel(base,up-level,sport,heavy-duty,etc.)willusethesemodels.模型编号ModelNumbering参考文档《NVH整车模型编号规范》。零件名管理PartNamingConventionandOrganization参考文档《有限元网格建模规范》，《CAE整车模型命名规范》。建模技巧ModelingTechniques简化模型建模技巧SimplifiedModelingTechniques螺旋弹簧简化模型SimplifiedCoilSpringModels在项目前期，弹簧简化模型可能是唯一的选择，因为螺旋弹簧的线圈数量未知。Earlyinaprogram,asimplifiedmodelmaybetheonlyoptionbecausethenumberofcoilsinacoilspringisnotyetknown.图5显示了在设计数据上的简化螺旋弹簧模型。弹簧质量集中在两端节点上，A和B。对于这个特殊的设计，似乎螺旋弹簧中心轴线与整车全局坐标系一致，但通常情况并非如此。因此，有必要为每个螺旋弹簧(左、右)定义一个局部坐标系。对于每一个弹簧,刚度由一个不重合的点A和B之间的CBUSH单元来模拟。两个节点的displacement应赋予局部坐标系。这个局部坐标系也是CBUSH单元的坐标系。Figure5showsasimplifiedcoilspringmodelsuperimposedondesigndata.Thespringmassislumpedatthetwoendgrids,AandB.Forthisparticulardesign,itappearsthatthecoilspringcenterlineaxisisalignedwiththeglobalvehiclecoordinates;butthisisusuallyNOTthecase.Hence,itisnecessarytodefinealocalcoordinatesystemforeachcoilspring(leftandright).Foreachspring,thestiffnessisrepresentedbyasingleCBUSHelementbetweengridsAandB,whichareNOTcoincident.Thedisplacementsofbothgridsshouldbedefinedrelativetothecorrespondinglocalcoordinatesystem.ThislocalcoordinatesystemisalsotheCBUSHelementcoordinatesystem.图5刚性动力总成模型简化的模型不能模拟螺旋弹簧模态。Thissimplifiedmodeldoesnotsimulatethecoilspringmodes.用梁单元建模的弹簧简化模型CoilSpringModelswithCBEAMElementsNVH模型可以选用CBEAM单元来构建更详细的螺旋弹簧模型，在使用此选项是，工程师应非常小心，有关其他信息，请参见4.8.2.1节，详细的螺旋弹簧模型。TheN&VModelTemplateshaveanoptiontobuildmoredetailedcoilspringmodelswithCBEAMelements;however,theengineershouldbeverycarefulwhenusingthisoption.Foradditionalinformation,seeSection4.8.2.1,DetailedCoilSpringModels.减振器简化模型SimplifiedShockModelsNVH模型可以选用CBEAM单元来构建更详细的螺旋弹簧模型，在使用此选项是，工程师应非常小心，有关其他信息，请参见4.8.2.1节，详细的螺旋弹簧模型TheN&VModelTemplateshaveanoptiontobuildmoredetailedcoilspringmodelswithCBEAMelements;however,theengineershouldbeverycarefulwhenusingthisoption.Foradditionalinformation,seeSection4.8.2.1,DetailedCoilSpringModels.基本减振器模型BasicShockModels减振器是用刚性连接，质量点，弹簧和阻尼的组合建模的。减振器本身被认为是在中间带有滑块机构的刚形体。弹簧和阻尼控制滑块机构的运动。图6是一个典型的减振器,它有一个单管设计，安装在汽车上。由于其中心轴线与整车全局坐标系不一致，因此有必要为每个减振器(左、右)定义局部坐标系。所有节点的displacement应赋予局部坐标系。少数情况下最好使用CELAS和CDAMP单元而不是CBUSH单元。Shocksaremodeledasacombinationofrigidlinks,masses,springsanddampers.Theshockitselfisconsideredtoberigidwithaslidermechanisminthemiddle.Thespringanddampercontrolthemotionoftheslidermechanism.Figure6showsatypicalshockabsorber,whichhasamono-tubedesign,asinstalledinavehicle.SinceitscenterlineaxisisNOTalignedwiththeglobalvehiclecoordinates,itisnecessarytodefinelocalcoordinatesystemsforeachshockabsorber(leftandright).Thedisplacementsofallgridsshouldbedefinedrelativetotheircorrespondinglocalcoordinatesystem.ThisisoneofthefewcaseswhereitispreferabletouseCELASandCDAMPelementsinsteadofCBUSHelements.应该注意的是，每一个减振器安装支架(上下衬套)只能支持一个单一的负载路径。这个单一的负载路径可以容纳所有3组件的平移负载和所有3组件的旋转负载。这不同于麦弗逊滑柱安装支架——通过单独的(双)加载路径来处理的滑柱离和螺旋弹簧力。Itshouldbenotedthateachshockmount(upperandlowerbushings)canonlysupportasingleloadpath.Thissingleloadpathcanaccommodateall3componentsoftranslationalloadsandall3componentsofrotationalloads.ThisisdifferentfromMcPhersonstrutmounts,whichhandlethestrutforcesandcoilspringforcesthroughseparate(dual)loadpaths.对于NVH模型，减振器上下衬套被归类为连接点。ForanN&Vvehiclesystemmodel,thebushingsatthetopandbottomofashockabsorberareclassifiedasconnectors.图6后悬减振器模型减振器可以是二元，四元，五元模型，如图7到9所示。网格数量不代表Nastran实际网格数。请注意，我们是用线性模型来表示非线性的硬件。Shockscanbe2-element,4-elementor5-elementmodelsasshowninFigures7through9respectively.ThenumberofelementsdoesNOTrefertothenumberofNASTRANentities.Notethatweareusinglinearmodelstorepresentnonlinearhardware.二元减振器模型Two-ElementShockModel图7显示了由NVH模型模板定义的二元减振器模型。使用两个节点来定义减振器的顶部和底部。在减振器两端的中点创建两个重合的节点。在两个重合节点之间连接一个弹簧(CELAS2)单元和一个阻尼(CDAMP2)单元。使用两个CONM2单元来表示集中质量——在减振器中点的两个重合的节点上等分。使用RBE2单元来表示滑块机构(杆和活塞)。使用CBEAM单元模拟减振器管和防尘罩。Figure4.8.1.2-2showsthetwo-elementshockmodelasdefinedbytheN&VModelTemplates.Usetwogridstodefinethetopandbottomoftheshock.Createtwocoincidentgridsatthemidpointofthetwoendsoftheshock.Connectonespring(CELAS2)elementandonedamper(CDAMP2)elementinparallelbetweenthetwocoincidentgrids.UsetwoCONM2elementstorepresentthelumpedmass,whichissplitequallyatthetwocoincidentgridsatthemidpointoftheshock.UseanRBE2elementtorepresenttheslidermechanism(rodandpiston).UseCBEAMelementstosimulatetheshocktubeanddustcover.由于减振器中心轴线通常与整车全局坐标系不一致，因此必须为减振器定义局部坐标系。节点的displacement应赋予局部坐标系。NVH模型需要在减振器的顶部和底部创建单独的局部坐标系。SincetheshockcenterlineaxisistypicallyNOTalignedwiththeglobalvehiclecoordinates;itisnecessarytodefinelocalcoordinatesystemsfortheshock.Thedisplacementsofthegridsshouldbedefinedrelativetothecorrespondinglocalcoordinatesystem(CD=field7oftheGRIDentry).TheN&VModelTemplatescreateseparatelocalcoordinatesystemsforthetopandbottomoftheshock.图7二元减振器模型除非你有减振器的力-速度实验曲线，才可以使用二元模型。当响应要求被限制在不包括减振器模态的频率范围内时，该模型的性能会更好。Unlessyouhaveexperimentalforce-velocitycurvesfortheshock,usethe2elementmodel.Thismodelperformsbetterwhentheresponserequirementsarelimitedtoafrequencyrangethatdoesnotincludeshockmodes.NVH模型使工程师可以选择使用MPC模拟由于迟滞(静态摩擦)而产生的减振器闭锁。这将将滑块机构转换为刚性连接。有关本主题的更多详细信息,请参见4.8.1.3节——麦弗逊滑柱简化模型。用户激活MPC卡需要非常小心。减振器通常不会像麦弗逊那样侧装，因此，迟滞的冲击反应远远低于麦弗逊滑柱。激活MPC代表刚性锁定。TheN&VModelTemplategivestheengineertheoptiontouseanMPCequationtosimulateshocklock-upduetostiction(staticfriction).Thiswillconverttheslidermechanismtoarigidconnection.Seesection4.8.1.4,SimplifiedMcPhersonStrutModels,formoredetailsonthistopic.TheusershouldbeverycarefulaboutactivatingtheMPCcard.ShockabsorbersdoNOTusuallyexperienceside-loadingasMcPhersonstrutsdo;hence,stictioninshocksshouldbemuchlessthanthatofMcPhersonstruts.ActivatingtheMPCrepresentstheworst-casecondition(rigidlock-up)forstiction.四元减振器模型Four-ElementShockModel参见图8。该方法采用串联的两对弹簧/阻尼(CELAS2/CDAMP2)单元，在三个重合的节点在减振器中点连接。结果表明,该方法在包括所有三种减振器模态的频率范围内更准确。在捕获以下动态行为时,此过程有些成功:降低阻尼系数,增加频率增加频率提高弹簧速度减振器刚性高于30赫兹RefertoFigure8.Thismethodusestwopairsofspring/damper(CELAS2/CDAMP2)elementsinseries,whichareconnectedbythreecoincidentgridsatthemidpointofashock.Ithasbeenfoundthatthismethodismoreaccurateinthefrequencyrangethatincludesallthreeshockmodes.Thisprocedurehasbeensomewhatsuccessfulincapturingthefollowingdynamicbehavior:DecreasingdampingcoefficientwithincreasingfrequencyIncreasingspringratewithincreasingfrequencyShockstiffeningabove30Hz.图8四元减振器模型关于激活MPC已模拟迟滞的信息，请参阅4.8.1.2.2二元减振器模型Refertothe“two-elementshockmodel”forinformationaboutactivatingtheMPCentrytosimulatestiction.四元减振器模型的主要优点是能够更好地预测以下情况:在1.5Hz左右的Pitch模态下纠正座椅轨道的垂直响应，这比二元模型更准确。Hop和Tramp模态在11-13Hz。Themainbenefitsofthefour-elementshockmodelareitsabilitytobetterpredictthefollowing:Correctverticalresponseattheseattrackatthe1.5Hzvehiclepitchmode.Thisismoreaccuratethanthetwo-elementmodel.Hopandtrampmodesat11to13Hz为了获取更准确的1.5Hz激励下的响应，整车模型必须计算超过75Hz。Thevehiclesystemmodelmustberunupto75Hztoachievethebetterresponseat1.5Hz.二元模型具有以下特点:它通常可以调整,以提供适当的阻尼值,以准确计算Hop和Tramp模态响应。它提供了太多的1.5赫兹下阻尼,以准确预测1.5赫兹下的响应。Thetwo-elementmodelhasthefollowingcharacteristics:Itcanusuallybetunedtoprovidetherightamountofdampingtoaccuratelycalculatethehopandtrampmoderesponses.Itprovidestoomuchdampingat1.5Hztoaccuratelypredicttheresponseat1.5Hz.公制乘法公式需要精确计算1.5赫兹响应。在这个频率的整车Pitch模态是一个主要的反应。使用二元模型通常会使这个Pitch数值非常小。因此,当使用NVHD后处理器中的公制乘法计算时,需要使用四元减振器模型,而不是二元模型。Theridemetricequationsrequireaccuratecalculationsofthe1.5Hzresponse.Thevehiclepitchmodeatthisfrequencyisoneofthedominantresponsesintheridemetricnumber.Usingthetwoelementmodelwillgenerallymakethispitchmotionnumberverysmall.Therefore,itisnecessarytousefour-elementshockmodels,insteadoftwo-elementmodels,whenusingtheridemetriccalculationsintheN&VDirectorPostProcessor.五元减振器模型Five-ElementShockModel参见图9。该模型与四元减振器模型相似，只是增加了一个“中心节点调谐质量”。结果表明，在某些情况下，这种“中心节点调谐质量”需要更准确地模拟出低速阻尼系数峰值。RefertoFigure4.8.1.2-4.Thismodelissimilartothefour-elementshockmodelexceptthata“centernodetuningmass”hasbeenadded.Ithasbeenshownthatthis“centernodetuningmass”isrequiredtomoreaccuratelysimulatethelowvelocitydampingcoefficientpeakthatoccursinsomecases.图9五元减振器模型麦弗逊滑柱简化模型SimplifiedMcPhersonStrutModels滑柱是悬架的一个运动部件，它不同于减振器。两者都有减振器和螺旋弹簧。滑柱的减振器与转向节是刚性连接而不是衬套或球铰。这刚性连接需要约束所有6个自由度。一个麦弗逊滑柱指的是减振器在螺旋弹簧内的情况。Astrutisakinematicmemberofthesuspensionandisdifferentfromacoilovershock.Bothhavetheshockabsorberinsidethecoilspring.Inthecaseofthestrut,theshockisrigidlyattachedtotheknuckleinsteadofbeingconnectedbyabushingorballjoint.Thisrigidconnectionisrequiredtocontrolall6degrees-of-freedom.AMcPhersonStrutreferstothecasewheretheshockabsorberisinsidethecoilspring.麦弗逊滑柱，通常用于前驱车前悬架，是一个由减振器，螺旋弹簧及上端安装支架组成的集成部件。图10是在车辆上安装的麦弗逊滑柱。注意，螺旋弹簧中心线与滑柱中心线不平行。麦弗逊滑柱悬架设计要求滑柱通过其结构来处理弯曲载荷。在滑柱中减少弯矩的一种方法是使用螺旋弹簧侧向压杆，以减少弯矩。因为螺旋弹簧是两侧都被加载和弯曲，它不仅在弹簧座上传递垂向力，同时也传递侧向力和前后力。AMcPhersonstrut,whichistypicallyusedonthefrontsuspensionsoffront-wheel-drivevehicles,isanintegratedunitconsistingofadamper(strut),coilspring,anduppermount.Figure10showsaMcPhersonstrutinstalledinavehicle.NotethatthecoilspringcenterlineisNOTparalleltothestrutcenterline.AMcPhersonstrutsuspensiondesignrequiresthestruttohandlebendingloadsthroughitsstructure.Onewaytoreducethebendingmomentinstrutsistousethecoilspringtosideloadthestrutstoreducethebendingmoment.Sincethecoilspringisbothsideloadedandbent,ittransmitsnotonlyaverticalforceintothestrutupperspringseat,butalsolateralandfore-aftforcesaswellasmoments.图10麦弗逊滑柱滑柱安装支架附着在车身结构上。前悬架转向节通过滑柱外管支架与滑柱项链，通过转向拉杆与转向器齿轮杆连接（未在图10上显示）。因为车辆是左右转动，因此，麦弗逊滑柱有轴承，可以使滑柱转动。在某些情况下，麦弗逊滑柱也有一个稳定杆连杆安装支架。Thestrutmountattachestothebodystructure.Thefrontsuspensionknuckleattachestoabracketatthebottomofthestruttubeouterandthesteeringgeartierods(notshowninFigure10).Hence,aMcPhersonstruthasbearingswhichenablethestruttoturnasthevehicleissteeredleftandright.Insomecases,aMcPhersonstrutalsohasamountingbracketforastabilizerbarlink.图11显示了麦弗逊总成的后视图，它有一个双管结构(内部和外部管)。外滑柱管有一个支架用于和稳定杆拉杆连接。这种设计是用于很多但不是所有的车辆。Figure11showstherearviewoftheMcPhersonStrutassembly,whichhasatwintubeconstruction(innerandoutertubes).Theouterstruttubehasabracketforastabilizerbarlink.Thisdesignisusedonmany,butnotall,vehicles.图11麦弗逊滑柱总成图12显示了更详细的滑柱杆，滑柱安装支架，弹簧座，和弹簧座隔离器。注意，滑柱杆的直径在轴向位置（从顶部到底部的杆）是变化的一部分的杆是实心的，而其他部分是空心管（图中没有显示）。Figure12showsmoredetailsforthestrutrod,strutmount,springseat,andspringseatisolator.Notethatthestrutroddiameterchangesversusaxialposition(fromthetoptothebottomoftherod).Somesectionsoftherodaresolidwhileothersectionsarehollowtubes(notshown).图12滑柱杆，滑柱安装支架，弹簧座及弹簧座隔离器支柱支架通过独立(双)负载路径处理支撑力和线圈弹簧力。这些坐骑可以容纳所有3组件的平移负载和所有3组件的旋转负载。支柱安装隔离器的工作原理为垂直方向的切变和纵向和横向方向的压缩。通常,在横向方向上,支撑架式隔振器比前向方向更硬。横向方向是重要的处理,而前-后的方向是重要的隔离影响响应。对于道路噪音,澳大利亚的霍尔登发现,侧向方向是麦克弗森支柱在70-140赫兹,特别是与积极处理轮胎的关键路径。Strutmountshandlethestrutforcesandcoilspringforcesthroughseparate(dual)loadpaths.Thesemountscanaccommodateall3componentsoftranslationalloadsandall3componentsofrotationalloads.Thestrutmountisolatorworksinshearfortheverticaldirectionandincompressionforthefore-aftandlateraldirections.Usuallythestrutmountisolatorissignificantlystifferinthelateraldirectionthaninthefore-aftdirection.Thelateraldirectionisimportantforhandlingwhilethefore-aftdirectionisimportantforisolatingimpactresponses.Forroadnoise,Holdens,Australia,hasfoundthatthelateraldirectionisthekeypathfortheMcPhersonstrutat70-140Hz,especiallywithaggressivehandlingtires.图13显示了滑柱支架的剖面图,它与减振器座相连。双负载路径如下所示:滑柱杆力通过滑柱隔离器，减振器座，传递到车身结构。弹簧力通过上部弹簧座，轴承，减振器座，传递到车身结构。Figure13showsasectionviewofthestrutmount,whichisattachedtothestruttowerofthebodystructure.Thedualloadpathsareasfollows:Thestrutrodforcesgothroughthestrutisolator,thestrutmounthousing(lowerandupper),andintothebodystructure.Thecoilspringforcesgothroughtheupperspringseat,thebearing,thestrutmounthousing(lowerandupper),andintothebodystructure.图13滑柱剖面图图14显示了双管设计的滑柱组件。麦弗逊滑柱通常有3轴承/轴承面:滑柱活塞在其圆柱面上有一个特氟龙涂层，当活塞在内管的内表面上下移动时，它起到润滑剂的作用。这种轴承表面有助于滑柱的弯曲刚度。同时，它允许杆/活塞总成相对于内管转向轴旋转。在内管顶部的滑柱杆导轨允许滑柱杆相对于内管转向轴旋转。这种轴承有助于滑柱的弯曲刚度。在上部弹簧座上的轴承（图4.8.1.3-3B）使弹簧和弹簧座相对于导向轴上的减振器座旋转轴旋转。这防止了弹簧座上的螺旋弹簧自转。Figure14showsthestrutmodelcomponentsforatwintubedesign.AMcPhersonstruttypicallyhas3bearings/bearingsurfaces:ThestrutpistonhasaTeflon-typecoatingonitscylindricalsurface,whichactsasalubricantasthepistonmovesupanddownagainsttheinnersurfaceoftheinnertube.Thisbearingsurfacecontributestothestrutbendingstiffness.Atthesametime,itallowstherod/pistonassemblytorotaterelativetotheinnertubeaboutthesteeringaxis.Thestrutrodguideatthetopoftheinnertubeallowsthestrutrodtorotaterelativetotheinnertubeaboutthesteeringaxis.Thisbearingcontributestothestrutbendingstiffness.Thebearingintheupperspringseat(Figure4.8.1.5-3B)enablesthespringandspringseattorotaterelativetothestrutmounthousingaboutthesteeringaxis.Thispreventsthecoilspringfrom“windingup”asthestrutturnsrelativetothebodyaboutthesteeringaxis.内管和外管是在它们的顶部和底部牢固地连接。Theinnerandoutertubesarefirmlyconnectedattheirtopsandbottoms.图14双管设计的滑柱组件以下是滑柱杆/活塞组件相对于内管的抵抗运动（名义上垂向）:活塞的圆柱面与内管内表面之间的摩擦力。在活塞上的特氟龙涂层将使摩擦力值很小，但它不是零。滑柱液体通过滑柱活塞产生的阻力是高度非线性的。在一定的操作条件下,活塞与内管之间会产生迟滞（静摩擦）。稍后将详细介绍此内容。Thefollowingresistthemotion(nominallyvertical)ofthestrutrod/pistonassemblyrelativetotheinnertube:Thefrictionbetweenthecylindricalsurfaceofthepistonandtheinnersurfaceoftheinnertube.TheTeflon-typecoatingonthepistonwillkeepthisvaluelow,butitisnotzero.Theresistanceofthestrutfluidasitisforcedthroughthestrutpiston.Thisbehaviorishighlynonlinear.Thestiction(staticfriction)betweenthepistonandinnertubeundercertainoperatingconditions.Thiswillbecoveredinmoredetaillater.上述项目的组合效果由线性动态CBUSH和PBUSH条目表示。ThecombinedeffectoftheaboveitemsisrepresentedbyCBUSHandPBUSHentries,whichrepresentlineardynamicbehavior.图15显示了从NVH模型的麦弗逊滑柱模型。选择CBEAM单元的详细螺旋弹簧模型，以便用户可以更容易地和设计数据比较模型，见图11。除了螺旋弹簧和它的上、下弹簧座，这个模型与使用一个CBUSH单元模拟螺旋弹簧的模型是相同。Figure15showsaMcPhersonstrutmodelfromtheN&VModelTemplates.ThedetailedcoilspringmodelwithCBEAMelementswasselectedsothattheusercancomparethemodelmoreeasilywiththedesigndatainFigure11,Exceptforthecoilspringanditsupperandlowerseats,thismodelisidenticaltotheonewhichusesasingleCBUSHelementtorepresentthecoilspring.图15用CBEAM单元模拟螺旋弹簧的麦弗逊滑柱结构用户必须定义两个互相平行的局部坐标系:螺旋弹簧原点在螺旋弹簧底部且在螺旋弹簧中心线上；局部坐标系Z轴是连接螺旋弹簧的两个在中心线上的端点；局部坐标系X轴沿整车X轴方向并垂直于局部坐标系Z轴；滑柱原点在滑柱底部且在滑柱中心线上；局部坐标系Z轴是连接滑柱的两个在中心线上的端点；局部坐标系X轴沿整车X轴方向并垂直于局部坐标系Z轴；Theusermustdefinetwolocalcoordinatesystems,whichareNOTparalleltooneanother:CoilSpringOriginisatthebottomofthecoilspring,onthecoilspringcenterlineaxisz-localisalineconnectingthecoilspringendpoints,onthecoilspringcenterlineaxisx-localisperpendiculartolocalzandalignedwithglobalXStrutCenterlineOriginisatthebottomofthestrut,onthestrutcenterlineaxisz-localisalineconnectingthebottomofthestruttothetopofthestrut,onthestrutcenterlineaxisx-localisperpendiculartolocalzandalignedwithglobalX.使用CBEAM单元表示滑柱杆和管（内管和外管），这是柔性部件。使用PBEAML属性卡来定义截面属性更有效。请注意,截面类型设置为实心截面和空心截面管的杆。UseCBEAMelementstorepresentthestrutrodandtubes(innerandouter),whichareflexiblecomponents.ItismoreefficienttousePBEAMLpropertycardstodefinethesectionproperties.NotethatthecrosssectiontypeissettoRODforsolidsectionsandTUBEforhollowsections.由于CBEAM单元是一维单元且两端不连接,你应该使用PLOTEL单元代表的滑柱杆和管的轮廓。这将使用户能够更好地理解模态动画。此过程应使用,直到我们获得一个可以以图形方式显示PBEAML截面作为实体几何的前后处理器。SinceCBEAMelementsareone-dimensionalandlieontopofeachother,oneshouldusePLOTELstorepresenttheoutlinesofthestrutrodandtubes.Thiswillenabletheusertobetterunderstandthemodeanimations.Thisprocedureshouldbeuseduntilweacquireapre-andpostprocessorthatcangraphicallydisplayPBEAMLsectionsassolidgeometry.NVH模型使工程师可以选择使用MPC模拟由于迟滞(静态摩擦)而产生的减振器闭锁。这将将滑块机构转换为刚性连接。用户激活MPC卡需要非常小心。激活MPC代表刚性锁定。然而，由于侧面加载，麦弗逊滑柱的迟滞虽然是高的，但不是无限的。TheN&VModelTemplategivestheengineertheoptiontouseanMPCequationtosimulatestrutlock-upduetostiction(staticfriction).Thiswillconverttheslidermechanismtoarigidconnection.TheusershouldbeverycarefulaboutactivatingtheMPCcard.ActivatingtheMPCrepresentstheworst-casecondition(rigidlock-up)forstiction.However,whilethestictioninMcPhersonstrutsduetoside-loadingmaybehigh,itisNOTinfinite.麦弗逊滑柱模型中的螺旋弹簧与采用独立悬架组件的螺旋弹簧是相同的。图3显示了后者的一个示例。有关简化螺旋弹簧模型的说明,请参阅4.8.1.1节“螺旋弹簧简化模型”。ThecoilspringintheMcPhersonstrutmodelisidenticaltothatofacoilspringwhichisusedaseparatesuspensioncomponent.Figure3showsanexampleofthelatter.Foradescriptionofthesimplifiedcoilspringmodel,refertoSection4.8.1.1,“SimplifiedCoilSpringModels.”用CBEAM单元建模的螺旋弹簧模型CoilSpringModelswithCBEAMElementsNVH模型可以选择用CBEAM单元构建更详细的螺旋弹簧模型。有关其他信息,请参见4.8.2.1节,螺旋弹簧详细模型。TheN&VModelTemplateshaveanoptiontobuildmoredetailedcoilspringmodelswithCBEAMelements.Foradditionalinformation,seeSection4.8.2.1,DetailedCoilSpringModels.详细模型建模技巧DetailedModelingTechniques螺旋弹簧详细模型DetailedCoilSpringModelsNVH模型可以选择使用CBEAM单元构建更详细的螺旋弹簧模型。为了正确地用BEAM单元建立螺旋弹簧模型，分析员必须从螺旋弹簧的几何形状入手，用正确的边界条件将弹簧压缩到正确的设计高度。目前至少有三种方法可以做到这一点。为了选择这些标准过程的最佳方法，必须做更多的工作。TheN&VModelTemplateshaveanoptiontobuildmoredetailedcoilspringmodelswithCBEAMelements.Tobuildacoilspringmodelwithbeamelementscorrectly,theanalystmuststartwiththegeometryoftheundeformedcoilspringandcompressthespringtothecorrectdesignheightwiththecorrectboundaryconditions.Currentlythereareatleastthreemethodstodothis.Additionalworkmustbedonetoselectthebestmethodforthesestandardprocedures.澳大利亚的霍尔登研究了弹簧预紧力的作用,发现这对弹簧的电涌模态影响不大。这些模态似乎更多的是由线圈的数量,弹簧直径，和弹簧线的直径所影响。在我们在这些标准程序中包括详细的螺旋弹簧模型之前，必须做更多的工作来解决这些问题。Holdens,Australia,hasinvestigatedtheeffectofpre-loadingthespringandfoundthatthishasnegligibleeffectonthecoilspringsurgemodes.Thesemodesappeartobemoredominatedbynumberofcoils,thespringdiameter,andspringwirediameter.Additionalworkmustbedonetoresolvethepre-loadingissuebeforeweincludedetailedcoilspringmodelsinthesestandardprocedures.一些研究表明，螺旋弹簧用CBEND单元建模要比用CBEAM单元建模更优。这部分是“单元数量问题”。一个CBEND单元可以很容易地捕捉到一45弧度，但是需要用很多CBEAM单元才能做到。对于当前高性能的计算机，这不是问题。此外，在大多数前处理软件很难定义CBENDS单元。因此，对于BEAM单元的螺旋弹簧模型,建议使用CBEAM单元,其分辨率为每5弧度。SomestudieshaveindicatedthatCBENDelementsarepreferabletoCBEAMelementsforcoilspringmodels.Thiswaspartlya“numberofelementsissue.”AsingleCBENDelementcancapturea45-degreearcveryeasily,butmanyCBEAMelementsarerequiredtodothesame.WiththecurrentHighPerformanceComputers,thisisnotanissue.Also,itishardtodefineCBENDSinmostpre-processors.Therefore,forbeamelementcoilspringmodels,itisrecommendedthatCBEAMelementsbeusedwitharesolutionof1elementper5degreesofarc.澳大利亚的霍尔登使用实体建立详细螺旋弹簧模型，使用一阶六面体单元模拟截面：Holdens,Australia,usesSOLIDelementsfordetailedcoilspringsmodels,whichuse1storderHEXAelementswiththefollowingcro