４４＋６．４１９ １０＝１３．３９２（’）
２．３结果对比
将两个外视镜对称的固定到振动试验台上进行 振动试验，根据ＥＤＳ－Ｔ一３４１４标准，用０．５９的加速
度，对其进行１０～２５０ Ｈｚ的扫频试验，由此可得到 外后视镜的固有频率以及在固有频率的振动值。当
振动试验的频率为３３ Ｈｚ时可得到镜面的最大偏转 角度１４．５ ７。振动试验及结果如表５。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗｏｒｋ ｏｎｌｙ
ｎｏｔ
ｃａｎ
ｅｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒｅａｒ—ｖｉｅｗ ｍｉｒｒｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅｓ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ
ｏｎ
ｃａｎ
第３２卷第１期 ２Ｑ！三生２旦
重庆交通大学学报（自然科学版）
』Ｑ堕趔丛Ｑ￡！旦Ｑ盟堡Ｑ！监』！垒Ｑ！Ｑ盟鱼堕堕！！垦壁！！垡（盟垒！旦坠！§￡！垦盟ｇ垦）
Ｖ０１．３２
Ｎｏ．１
Ｅ尘：２Ｑ！三
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－０６９６．２０１３．叭．３３
基于ＡＢＡＱＵＳ的汽车后视镜视野稳定性仿真分析
收稿日期：２０１１．１０．０９：修订日期：２０１１．１ｌ一２ｌ 作者简介：葛如海（１９５７一），男，江苏如皋人，教授，博士生导师，主要从事汽车安全性能方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｉｃｈａｅｌ—ｇａｏ＠ｆｏｘｔｍｉｌ．ｃｏｍ。
万方数据
１４４
重庆交通大学学报（自然科学版）
第３２卷
的矩形范围内，按照给定的振幅值将振动频率从■ 平稳调到厶。用图像采集板来采集激光源经后视
Ｌ
托一ａ螂ｉｎ
Ｉ坠！！三竺二堑Ｌ！！丝二兰丝！圳
（ｘⅣｌ＋ｘ。２）一（戈。ｌ＋ＸＭ２） （１）
根据实际测得的数据如表１，带人可得球副 扭转刚度为ｋ＝１７．０２ Ｎ・ｍ／ｒａｄ，镜面比较规则使 用六面体网格，其他部位均使用四面体网格，如 图２。
表１球副刚度测量坐标值
图１
Ｆｉｇ．１
光学稳定性测量示惹
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
表３前１０阶的固有频率值
Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｏｐ ｔｅｎ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖａｌｕｅｓ ３ ４４ ４ ５４ ５ ６９ ６ ８８ ７ １０５ ８ １０８ ９ １４６ ／Ｈｚ １０ １５４ Ｆｉｇ．６
图６镜面偏转角度
Ａｎｇｌｅｓ ｏｆ
阶次
１
２ ４２
ｍｉｒｒｏｒ
ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
频率３３．４
葛如海，高宏范
（江苏大学汽车与交通Ｔ程学院，江苏镇江２１２０１３） 摘要：传统试验方法无法在前期阶段控制后视镜的动态性能，或只能依据经验进行结构设计，无法得知其具体的结 构动态性能。运用ＣＡＥ分析方法在结构设计完成之后进行动态性能分析从而缩短开发周期，节约开发成本。ＣＡＥ 分析中，对模型进行了合理简化，建立了镜面转角法，为ＣＡＥ后期处理做好准备，实验与有限元分析并进从而证明 了ＣＡＥ方法的可行性： 关键词：后视镜；仿真；有限元分析；视野稳定性 中图分类号：ＴＨｌ６；Ｕ４６４．１４９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４—０６９６（２０１３）Ｏｌ一０１４３—０４
镜面的戈轴上施加力Ｆ。，施加力点到球头的水平 距离为Ｌ，测出两点的坐标为Ｍ。（戈．，Ｙ。，三。）、Ⅳ，
Ｍｅｓｈ ｏｆ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｒｅａｒ－ｖｉｅｗ ｍｉｒｒｏｒ
网格划分完毕，将数据以ＡＢＡＱＵＳ
Ｓｔａｎｄａｒｄ ３Ｄ
导出为ＩＮＰ文件以备ＡＢＡＱＵＳ软件读取，导人
ＡＢＡＱＵＳ后设置如表２中的边界条件，在球副选项 中设置好球副参数。
ｂｅ ｄｏｎｅ ｂａｓｅｄ
ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ
ｗｉｔｈｏｕｔ ｋｎｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ＣＡＥ ｍｅｔｈ—
ｏｄ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｈｏｆｌｅｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｏｓｔｓ．Ｉｎ ＣＡＥ ａｎａｌｙｓｉｓ．ｔｈｅ ＦＥＡ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ．Ｍｉｒｒｏｒ ａｎｇｌｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｆｉｒｓｔ ｕｓｅｄ ｉｎ
１后视镜传统评价方法
实验室后视镜的振动抖动的测试过程中，主要 方法是将后视镜固定安装在振动试验台的支架上， 模拟汽车后视镜安装到整车状态时的水平和垂直
振动，用激光束照射后视镜镜面，并反射到一块图 像采集板上，该图像采集板用来模拟驾驶员的眼
睛口ｊ。当振动实验台激振后视镜时，激光束点光 源反射到图像采集板上形成一定的图像，通过对该
角度偏转，各个方向上角度的最大偏转值分别为：
Ｈ—ａｎｇｌｅ＝４．９７８ ９３＋３．３９２ ９５＝８．３７１
８８（７） ４５（’）
ＨＶ・ａｎｇｌｅ＝１．１９０ ４４＋１．２５５ ４２＝２．４４５ ８６（’） Ｖ－ａｎｇｌｅ＝３．９３７ ９６＋３．９９５ ４９＝７．９３３ ＶＨ—ａｎｇｌｅ＝６．９７６
（图４为后视镜在共振点处的位移云图）。
圈４
Ｆｉｇ．４
１阶共振频翠下的后视镜位移云图
ｏｎｅ
表５
ｆ分析与实验结果对比
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ
Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｕｎｄｅｒ ｍｏｄｅｌ
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＣＡＥ ａｎｄ
２．２有限元镜面偏转法 取以节点５６４９６为中心的部分镜面（图５）求外
镜和车门连接处固定，分析步类型选为Ｌｉｎｅａｒ
（图３为后视镜的ｌ阶模态云图），然后在ｌ阶频ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ（线性摄动分析步），提取后视镜总成
万方数据
第１期
葛如海，等：基于ＡＢＡＱＵＳ的汽车后视镜视野稳定性仿真分析
表４节点间距离
Ｔａｂｌｅ ４ Ｄｉｓｔａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ
１４５
约束模态下的前１０阶频率，提交作业进行计算 得到结果如表３。６引。
距离２．９８８
ｎｏｄｅｓ
／ｍ
节点５５５３２－－５６４６９ ４６３２４－－５６４６９ ５６７７５－－５６４６９ ５５４２９－－５６４６９
图３后视锈１阶模态云图
Ｆｉｇ．３
Ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｏｆ ｌｅａｒ－ｖｉｅｗ ｍｉｒｒｏｒ
瓜么瀚｛ｉ 瓜．一胍ｍｊ：：：ｔ ＿飞戤ｚＹ”
０４Ｅ－０３ ４．１７ｌ
４１Ｅ４）３ ２．９１０ ７３Ｅ一０３ ４．１７ｌ ４ＩＥ－０３
Ｔａｂｌｅ １
Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｐｏｉｎｔｓ
Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔａｂｉｆｉｔｙ
２有限元分析方法
２．１有限元模型 在后视镜的ＣＡＤ设计完毕之后，可以对后视 镜的结构性能进行ＣＡＥ分析，模型为ＣＡＴＩＡ三维
数据，去除模型一些非功能性的细小特征之后，进
行ＳＴＰ格式转换再导入Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ进行网格划分， 其中镜面转向控制器和转动枢轴部分结构复杂，划 分网格难度很大，同时也会消耗大量的计算时间。
（戈：，Ｙ：，ｚ：），然后将力增加到Ｆ：（要保证球副不发 生相对滑动），在此条件下测的两点新的坐标Ｍ：
（戈，，Ｙ。，ｚ，）、Ｎ：（戈。，Ｙ４，。。），由此可得球副的扭转刚 度为：
，
镜镜面的反射后形成的图像，如图１。可以通过对 该图像的研究来评价后视镜镜面振动抖动的光学
性能ｒ ３］。
接受光频
（Ｆ２一Ｆ，）Ｘ
表２后视镜有限元分析边界条件
Ｔａｂｌｅ ２ Ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ＦＥＡ
序号
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
名称
材料
质量／ｋｇ
０．３２ ０．０３
体积／ｍ３
２．４３Ｅ一４ ３．５５Ｅ一５ ２．６３Ｅ一５ １．２２Ｅ一４ ２．２９Ｅ一５ ４．８６Ｅ一５ ２．２６Ｅ一４ ３．３６Ｅ一５
由外后视镜模型的固有频率提取试验可知外后 视镜的一阶固有频率为３３．３６８ Ｈｚ，按ＥＤＳ—Ｔ一３４１４
标准，用０．５ ｇ的加速度进行试验，根据加速度和频 率可推出激励方程为＇，＝０．０００ １１×ｓｉｎ（２０９．６６ｔ）。 建立作业并提交计算可得后视镜的镜面抖动情况
ｙ—ａｎｇｌｅ＝ａｒｃｓｉｎ｛［（ＵＩ：５６７７５）一 （ｕｌ：５６４６９）］／（２．９１０ ７３Ｅ一０３）｝×１０ ８００／，ｒｒ（２） 由图６可以看出，镜面在４个方向都有较大的
镜壳ＰＡ６６ＧＦ３０ 托板ＰＰ 镜面 装饰盖 销轴
浮法玻璃０．０６
ＡＢＳ ０．１４
铜合金０．１５
０．０８ ０．２８
连接块ＰＡ６６ 支座ＰＡ６６ 转向灯
复合材料０．０４
对后视镜进行扫频试验找出共振点，然后在 共振点进行光学振动试验。根据实验室的规定，
在后视镜ＣＡＥ分析中，先提取后视镜的固有频率
率（固有频率）下模拟进行光学振动试验，从而求 得镜面的抖动值。按照实验室试验方法，将后视
动台支架上，激光源及图像采集板如图ｌ所示安 装，镜面距图像采集板的距离Ｌ（１
７２０
计出来的后视镜视野稳定性情况如何，随着ＣＡＥ技
术的不断发展，目前汽车产品设计已经逐步用有限 元分析取代了原有的手工计算和经验设计，因此将 有限元分析的方法引入后视镜的前期开发具有重大 意义。
ｍｍ），图像
ｍｍ
采集板垂直于反射光线。镜面在镜壳中竖直放置， 激光束应照射在后视镜镜面中心８０ｒａｍ×４０
ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｄｏｎｅ
ｔｏ
ｃｏｎｆｉｒｍ
ｔｈｅ ＦＥＡ ｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅａｒ—ｖｉｅｗ ｍｉｒｒｏｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＦＥＡ；ｖｉｓｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
外后视镜属于汽车主动安全主要零件之一，国 家强制法规ＧＢ １５０８４－－２００６（机动车辆后视镜的性 能和安装要求》中７．１．２规定“后视镜的固定方式应 使它不致移动而明显改变其视野区域，或因振动而 使驾驶员对图像产生错觉”。该强制法规７．１．２．１ 中规定“当车辆以不超过最高设计车速的８０％（但 不超过１５０ ｋｍ／ｈ）的车速行驶时，后视镜必须符合 ７．１．２的要求’１卜’。在汽车行驶过程中，若镜片对侧 后视野成像模糊，将导致驾驶员无法及时准确地观 察车侧和车后方的状况，存在严重的安全隐患。因 此，成像清晰一直是驾驶员对外后视镜最基本且最