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      法如三維激光掃描在風洞內汽車車門系統靜態變形量應用

      發布時間:2020-06-29 訪問量:271


      風洞內汽車車門系統靜態變形量(也稱偏移量)測試是一種穩態測試,是指在風洞流場內(in flow),在某一穩定的風速和偏角下對汽車車門系統的變形偏移量進行的量化測試。目前,中國汽研汽車風洞中心是國內第一座引進應用并掌握該測試技術的風洞,旨在更好的應用推廣風洞先進前沿測試技術,更好的為國內汽車行業提供服務。


      汽車在風速大小和偏角均穩定的氣流中測試時,其車門系統會受到穩定氣流的作用和激勵,此時車門會有一定的變形偏移量,偏移量的大小主要受兩側車門系統剛度和模態的影響。此外,由于在迎風側和背風側時車門外的氣流壓力不同,使兩側車門的變形偏移量大小和方向也會有所不同??偟膩碚f,由于車門與車身之間位置和相對運動不同而引起的變形偏移量會嚴重影響車門密封條的壓縮量和車門系統的動態密封。


      如果車門系統動態密封不好,則會嚴重影響車內噪聲控制,特別是影響車內風噪水平和車內聲品質。嚴重的動態密封問題會使車外的聲音直接傳遞到車內,特別在高速行駛時會形成巨大的車內噪聲;不嚴重的動態密封問題,比如細小的縫隙,雖然不會帶來車內聲音大小的改變,但是會嚴重影響到車內的聲品質,這些細小的縫隙產生的氣吸噪聲與泄漏噪聲雖然不會太大的改變車內聲壓級,但是會嚴重降低車內的語音清晰度。


      所以風洞內汽車車門系統靜態變形量(也稱偏移量)測試對了解車門系統的剛度模態,車門系統的動態密封,車門密封膠條的壓縮量,車門與車身間位置和相運動及提升改善車內風噪性能和聲品質有著至關重要的指導意義和作用。


      測試軟件介紹


       圖1   Car Model Scan 3D測試軟件界面展示


      整個測試系統硬件部分包括風洞高精度移動測量系統和FARO Laser Scanner Focus高精度激光掃描儀Focus S70A兩部分(見圖2-4所示)。


      此處著重介紹一下法如Focus S70A,該高精度激光掃描儀能夠快速、直接和極為精確地測量各種物體或建筑物。它能夠記錄建筑立面、復雜結構、生產和供應設施、事故現場和大型部件,提供栩栩如生和細節逼真的掃描結果,每次掃描的距離為70m。內置800萬像素HDR相機不僅能夠捕捉詳細的圖像,還能對在亮度急劇變化條件下捕捉的掃描數據進行自然的顏色疊加。許多令人熟悉的特征(例如:重量輕、尺寸小、一次充電可工作4.5小時)使Focus S型號激光掃描儀實現真正的移動性,以便進行快速、安全和可靠的掃描。

      圖2   風洞高精度移動測量系統

      圖3   法如Faro Focus S70A高精度激光掃描

      3、 測試現場展示


      測試前,需要在正投影掃描試驗室對待測車輛進行整車3D數模掃描,獲取待測車輛的3D模型point cloud數據,掃描結果文件以.cnk文件輸出,然后需要對所關心的車門系統測試區域位置進行噴粉處理,噴粉的目的是為了在測試過程中提升掃描儀的掃描精度和掃描質量,更精確的掃描到變形量結果。


      此次測試的主要位置為車身左右兩側車門系統位置1和位置2區域,如下圖6所示。

      圖6   左側車門系統測試區域位置



      同樣以該款SUV_Hyundai ix35為例,展示其車門系統關鍵區域位置的靜態變形偏移量測試結果,此處主要展示位置2的兩個工況的測試結果(變形量矢量方向定義如下:朝向車身外側的變形偏移為+,朝向車身內測的變形偏移為-)。

      車身左側位置2在迎風側時@120km/h_+10度風速下的靜態變形量測試結果見圖7-8。

      圖7  車身左側位置2迎風側@120km/h_+10度風速下測試結果展示


      圖8  車身左側位置2迎風側@120km/h_+10度風速下靜態變形量測試結果


      在背風側時@120km/h_+10度風速下



      從測試結果可以看到,在背風側時車身右側門系統位置2處的變形量均為正方向變形(即朝車外方向變形和偏移),且其最大變形偏移量為+1.0mm左右,表示此時車門與車身間隙會變大,處在車門與車身之間的密封膠條處于非壓縮狀態或者壓縮量會減小,車門系統的動態密封性能會變差。這個測試結果與理論和實際上車在背風側時車門會因為車內壓力高于車外壓力而表現出關門密封壓緊力降低,導致車門會向車外方向變形偏移是一致的。


      中國汽研風洞中心已熟練掌握和應用風洞內汽車車門系統靜態變形量(偏移量)測試技術,經驗證其測試精度高達0.1mm,這樣的測試精度對處在風洞氣流中受氣流激勵作用的車門系統變形偏移量來說完全滿足,而且測試結果與理論和實際都相吻合,精確可信。這項測試技術對車門系統的動態密封,車內風噪和聲品質的控制均有著極為重要的作用,歡迎業內同行咨詢合作。

      原創:張東興 

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