Bagheri, Mohammad Reza;Mosayebi, Masoud;Mahdian, Asghar;Keshavarzi, Ahmad
Structural Engineering and Mechanics
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제68권5호
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pp.633-638
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2018
One of the important problems in the vehicle design is vehicle handling and stability. Effective parameters which should be considered in the vehicle handling and stability are roll angle, camber angle and scrub radius. In this paper, a planar vehicle model is considered that two right and left suspensions are double wishbone suspension system. For a better analysis of the suspension geometry, a kinestatic model of vehicle is considered which instantaneous kinematic and statics relations are analyzed simultaneously. In this model, suspension geometry is considered completely. In order to optimum design of double wishbones suspension system, a multi-objective genetic algorithm is applied. Three important parameters of suspension including roll angle, camber angle and scrub radius are taken into account as objective functions. Coordinates of suspension hard points are design variables of optimization which optimum values of them, corresponding to each optimum point, are obtained in the optimization process. Pareto solutions for three objective functions are derived. There are important optimum points in these Pareto solutions which each point represents an optimum status in the model. In other words, corresponding to any optimal point, a specific geometric position is determined for the suspension hard points. Each of the obtained points in the Pareto optimization can be selected for a special design purpose by designer to create an optimum condition in the vehicle handling and stability.
Ayman E., Nabawy;Ayman M.M., Abdelhaleem;Soliman. S., Alieldin;Alaa A., Abdelrahman
Steel and Composite Structures
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제45권5호
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pp.697-713
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2022
In the context of the finite elements method, the dynamic behavior of porous functionally graded double wishbone vehicle suspension structural system incorporating joints flexibility constraints under road bump excitation is studied and analyzed. The functionally graded material properties distribution through the thickness direction is simulated by the power law including the porosity effect. To explore the porosity effects, both classical and adopted porosity models are considered based on even porosity distribution pattern. The dynamic equations of motion are derived based on the Hamiltonian principle. Closed forms of the inertia and material stiffness components are derived. Based on the plane frame isoparametric Timoshenko beam element, the dynamic finite elements equations are developed incorporating joint flexibilities constraints. The Newmark's implicit direct integration methodology is utilized to obtain the transient vibration time response under road bump excitation. The presented procedure is validated by comparing the computational model results with the available numerical solutions and an excellent agreement is observed. Obtained results show that the decrease of porosity percentage and material graduation tends to decrease the deflection as well as the resulting stresses of the control arms thus improving the dynamic performance and increasing the service lifetime of the control arms.
Steering axis of suspensions is an important factor that affects ride and handling quality in the vehicle chassis development. Macpherson strut and double wishbone's steering axis are defined geometrically, but multi-link suspensions can not be geometrically analyzed. In this case instant axis theory is commonly used to find a steering axis. Since the steering axis is moving with varying caster and kingpin inclination angle, this method approximately corresponds with exact solution. In this paper, we propose a velocity analysis method to find a pure rotational axis of the wheel relative to suspension arms, that is exact solution of the steering axis. This paper extends the method to analyze the steering axis of multi-link suspensions with bushing compliance. The analysis results applied to double wishbone and multi-link suspensions demonstrate validity and accuracy of the proposed method.
This paper presents a method to optimize the bump steer characteristics (the change of toe angle with vertical wheel travel) with respect to hard points in the double wishbone front suspension of the four-wheel-drive vehicle using the design of experiment, multibody dynamics simulation, and optimum design program. Front and rear suspensions are modeled as the interconnection of rigid bodies by kinematic joints and force elements using DADS. The design variables with respect to the kinematic characteristics are obtained through the experimental design sensitivity analysis. An object function is defined as the area of absolute differences between the desired and experimental toe angle. By the design of experiment and regression analysis, the regression model function of bump steer characteristics is extracted. The design variables that make the toe angle optimized are selected using the optimum design program DOT. The lane change simulations and tests of the full vehicle models are implemented to evaluate the improvement of vehicle handling performances by the optimization of front bump steer characteristics. The results of the lane change simulations show that the vehicle with optimized bump steer has the weaker understeer tendency than the vehicle with initial bump steer.
At the initial design stage of a new vehicle, the chassis layout has the most important influence on the overall vehicle performance. Most chassis designers have achieved the target performances by trial and error method as well as individual knowhow. Accordingly, a general procedure for determining the optimum location of suspension hard points with respect to the kinematic characteristics needs to be developed. In this paper, a method to optimize the toe angle in the double wishbone type front suspension of the four-wheel-drive vehicle is presented using the design of experiment, multibody dynamic simulation, and optimum design program. The handling performances of two full vehicle models having the initial and optimized toe angle are compared through the single lane change simulation. The sensitive design variables with respect to the kinematic characteristics are selected through the experimental design sensitivity analysis using the perturbation method. An object function is defined in terms of the toe angle among those kinematic characteristics. By the design of experiment and regression analysis, the regression model function of toe angle is obtained. The design variables which make the toe angle optimized ae extracted using the optimum design program DOT. The single lane change simulation and test of the full vehicle model are carried out to survey the handling performances of vehicle with toe angle optimized. The results of the single lane change simulation show that the optimized vehicle has the more improved understeer tendency than the initial vehicle.
본 연구에서는 자동차 현가장치의 정적설계인자를 계산하기 위한 프로그램을 개발하였다. 이를 위해 기호계산기법을 사용하여 구속방정식의 자코비언에 대한 편미분을 계산하여 자코비언의 변형률 행렬을 유도하였다. 상용프로그램에서는 자코비언의 변형률 행렬을 계산하기 위하여 유한차분법 등을 사용하기도 하지만 본 연구에서는 이를 정확하게 고려하기 위하여 기호계산기법을 사용하여 계산하였다. 계산된 구속방정식 자코비언의 변형률 행렬을 사용하기 쉽도록 모듈화해 프로그램을 구성하였다. 계산된 자코비언 행렬을 사용한 결과를 1/4차량 더블위시본 현가장치에 대한 시뮬레이션을 통해 상용프로그램의 결과와 비교하여 정확성을 검증하였다. 향후 계산된 자세정보로부터 정적설계인자를 자동으로 추출하는 모듈과 함께 이를 이용하여 가상 테스트를 수행할 수 있는 융합 모듈을 추가할 예정이다.
Since the demand for new military vehicle to fulfill the necessary conditions such as multi-purpose, high-mobility, and survivability has raised continuously from the army, the prototype of a Korean light tactical vehicle was developed to meet these requirements using our own technology. In particular, the new tactical vehicle was equipped with a double wishbone independent suspension to improve ride and handling and maximize off-road driving performance. In this paper, a comprehensive virtual durability process to evaluate the service life of the prototype is presented. A reliability of the trimmed body model based on CATIA data was verified by comparison result between mode analysis and modal test. The dynamic model was constructed using ADAMS/Car, and then the weight distribution and lateral slope driving performance of it were compared with the results of static weight and lateral slope tests. The validity of the VTL(Virtual Test Lab) was checked with test results from the 3-inch spaced impact road. The durability performances of trimmed body and suspension components were evaluated through MSM(Modal Superposition Method) fatigue analysis. It is shown that the virtual durability process could be a helpful tool to find out the weak areas and improve their structures in developing new military vehicle.
A realtime simulator using an explicit integration method is introduced to improve the solving performance for the dynamic analysis of a wheeled vehicle. Because a full vehicle system has many parts, the development of a numerical technique for multiple d.o.f. and ground contacts has been required to achieve a realtime dynamics analysis. This study proposes an efficient realtime solving technique that considers the wheeled vehicle dynamics behavior with full degrees of freedom and wheel contact with soft ground such as sand or undersea ground. A combat vehicle was developed to verify this method, and its dynamics results are compared with commercial programs using implicit integration methods. The combat vehicle consists of a chassis, double wishbone type front and rear suspension, and drive train. Some cases of vehicle dynamics analysis are carried out to verify the realtime ratio.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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