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車輛路緣撞擊與懸吊系統動態模擬分析

在冰雪或濕滑路面行駛時,即便車速極低,側向撞擊路緣石(Curb Impact)仍極易導致下控制臂等關鍵底盤部件產生塑性變形,進而引發車輪定位偏差與懸吊結構失效。此類工況雖屬於偶發事件,但往往衍生出高昂的售後保固費用與客訴問題;然而在實體研發端,各車型平台因結構幾何、重量與公差差異顯著,要透過物理碰撞測試完整重現所有衝擊情境既昂貴又難以全面覆蓋,使耐衝擊性能的早期評估與設計權衡成為底盤工程的一大挑戰。

車輛路緣撞擊的動態模擬分析

為有效評估路緣撞擊對懸吊系統的影響,可透過多體動力學與結構分析建立虛擬驗證流程。首先模擬不同撞擊條件下的車輛與懸吊動態反應,取得關鍵零組件的衝擊載荷,再進一步評估其應力、變形與結構穩定性。透過模擬不同工況,工程師能在實體原型製作前掌握潛在設計弱點,並據此優化底盤結構。

  • Ansys Motion: 建立整車與懸吊系統的多體動力學模型,模擬不同車速、撞擊角度與路面條件下的路緣撞擊,評估撞擊後的懸吊定位與車高變化,並取得關鍵連結點的動態載荷,作為後續結構分析的輸入。
  • Ansys Mechanical: 承接動態載荷,針對下控制臂等關鍵零組件進行結構分析,評估應力分布、變形量與結構穩定性,協助辨識潛在弱點,並比較不同材料與結構設計方案。
  • Ansys LS-DYNA: 針對高度非線性的瞬態撞擊,進行顯式動力學分析,模擬零組件在衝擊下的接觸、大變形與塑性行為,進一步評估極端撞擊條件下的結構響應與耐衝擊性能。

撞擊後鋁合金下控制臂(LCA)永久變形與懸吊定位偏移量(前視/俯視圖)

透過虛擬模擬技術,可在車輛開發初期掌握路緣撞擊對懸吊系統與底盤結構的影響,提早辨識關鍵零組件的潛在弱點,並針對不同撞擊條件進行設計優化。相較於完全仰賴實體測試,不僅能降低驗證成本、縮短開發週期,也有助於提升懸吊系統的耐衝擊性能、車輛行駛穩定性及整體結構可靠度。

資料參考:ANSYS 簡報內容

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