基于CAxWorks.VPG虚拟试验场模块的装甲车耐久疲劳：壕沟、弹坑路、陡坡全场景覆盖

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装甲车在战场及训练中频繁通过壕沟、弹坑路、陡坡等恶劣路面，其结构在长期交变载荷作用下易产生疲劳裂纹，传统基于物理样车的耐久测试周期长、成本高，且难以在研发早期覆盖所有危险工况。CAxWorks.VPG车辆工程仿真软件是戴西软件推出的一款完全集成的非线性瞬态动力学分析软件，内置道路、轮胎、悬架工具集及虚拟试验场路面数据，能够基于实际加载条件快速建立整车虚拟样机，生成精确的载荷谱，为结构耐久性分析提供早期数据支撑。

通过对车辆结构进行长期载荷循环的仿真，评估材料和结构的疲劳寿命，识别潜在的薄弱点，优化设计以延长车辆使用寿命并减少维护需求。

PART/1

VPG虚拟试验场分析耐久疲劳

1虚拟试验场载荷谱获取方法

在VPG虚拟试验场模块导入整车模型以及路面模型

载荷谱计算

强度耐久性能作为整车重要的属性性能，耐久属性的开发需要精确的工况载荷输入，传统的耐久载荷输入需要借助物理样车通过传感器进行测试。

基于虚拟试验场仿真技术将真实路面转化成具有真实路面特征的虚拟路面，在虚拟软件环境下，建立整车虚拟样机，在虚拟环境下模拟仿真实车在试验场虚拟路面上以不同的速度进行运动，从而获得整车不同节点处的载荷谱，支持整车强度耐久属性的开发。

2VPG虚拟试验技术路线

VPG软件在开发前期可以快速精准的预测整车强度耐久载荷，支持整车强度耐久性能的开发。整车耐久性开发中的虚拟试验技术路线主要包括轮胎测试及建模、整车数字化路面建模、整车虚拟模型建模及整车虚拟路谱载荷提取等步骤。

3VPG弥补传统耐久载荷短板

传统解决整车疲劳破坏的方案

整车强度耐久属性开发在项目前期CAE的仿真迭代需要虚拟载荷的输入，零部件及系统试验验证过程中同样需要强度耐久载荷的输入，耐久属性开发需要确保CAE虚拟仿真/零部件及系统台架试验/整车道路试验有强关联性，VPG虚拟试验长载荷技术正好弥补了传统方法的短板。

PART/2

路面建模、载荷生成与疲劳寿命评估

1路面建模方式与精度要求

路面是车辆所受载荷激励的主要来源，其建模方式和精度直接关系到仿真结果能否真实反映实车的受载情况。数字化3D路面主要是对试车场实际路面建模，也可根据实际开发需要创建虚构的路面模型，例如为评估整车操控和悬架减震器的平坦路面。

2精细化3D路面的作用

实现虚拟试验场技术，需要精细化的数字化3D路面模型，3D路面模型的作用是提供足够详细试验场路面，以使车辆经过时实现与实际车辆相同的响应。

3VPG路面建模方式分类

在CAxWorks.VPG中，路面建模主要依据数据来源与建模方法分为以下三类：

MGA标准化路面：支持导入MGA格式的标准化路面文件，适用于已有标准试验场数据的快速调用，保证路面模型的规范性与可重复性。

参数化路面：VPG内置11种可定制的参数化路面模型，用户可根据分析需求（如耐久性、操控性等）快速定义路面特征，包括壕沟、弹坑路、陡坡、搓衣板路、鱼鳞坑路等复杂地形，无需手动逐点建模。

点云扫描路面：通过对实际路面进行激光扫描获得点云数据，并导入VPG生成高精度3D路面模型，适用于需要精确复现真实试验场路面的场景。

4虚拟道路试验载荷生成流程

基于试验场数字模型（路面模型、轮胎模型、整车多体模型）开展整车道路试验仿真测试，选定路况并设置车速，生成所定义场景的车辆载荷文件，再对生成的载荷信号进行检查、截取及滤波。

VPG软件支持用户创建多种型号和网格密度的轮胎模型

VPG提供参数化轮胎方案，可快速定义轮胎模型

5虚拟载荷数据的应用场景

在虚拟模型内生成虚拟载荷数据适用于多种场景，包括车身与底盘的分析与校核、整车耐久性验证、悬架耐久验证及零部件疲劳耐久试验等。

PART/3

虚拟试验场技术用于结构耐久和疲劳的价值

使用VPG软件进行疲劳分析，可计算在长期交变应力作用下装甲车各个部件的疲劳寿命。分析时需要考虑应力幅值、平均应力、材料的S-N曲线等因素，根据分析结果，评估装甲车在特定工况下的耐久性和疲劳寿命。如果发现潜在的疲劳破坏风险，需要对设计进行优化以提高耐久性。

综上所述，CAxWorks.VPG的虚拟试验场技术为装甲车特定工况下的耐久疲劳寿命分析提供了可靠、高效的解决方案。通过精确的路面建模与载荷提取，能够及早发现结构薄弱环节，指导设计优化，从而显著缩短研发周期、降低试验成本。该方法对提升装甲车服役可靠性与战场生存能力具有重要工程价值。

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