基于虚拟激励法的某重型车平顺性仿真分析

讨论了虚拟激励法的基本理论,为将其应用于车辆振动系统,构造了路面位移虚拟激励.以二自由度车辆振动系统为研究对象,推导了该系统的频率响应函数.结合路面参数虚拟激励,给出了车辆平顾性分析参数悬挂加速度、悬架动挠度、车轮与路面相对动载功率谱密度的求解方法.对某重型车进行仿真分析,给出了其在C级路面上以30m/s速度行驶时的相应功率谱密度曲线.     

参数不确定性车辆的复合随机振动分析

提出了虚拟激励-快速摄动法来研究路面随机激励和不确定车辆系统的复合随机振动问题。采用虚拟激励法将随机激励转化为简谐激励,推导了车辆振动响应功率谱密度的表达式,然后基于快速摄动法计算垂向加速度均方根值的变异系数,由响应的变异反映复合随机对车辆结构振动响应的影响。对参数不确定1/4车辆模型的仿真分析表明:当悬架结构参数和轮胎刚度变异系数为0.1时,垂向加速度均方根值的变异达到18.81%,与蒙特卡洛法相比,本文方法计算速度显著提高,且误差在5%内。     

重型汽车行驶平顺性的建模与仿真分析

以三轴重型汽车十三自由度振动力学模型为研究对象,建立了重型汽车振动结构微分方程。分解六轮激励的路面功率谱矩阵,用特征值和对应特征向量表示。应用虚拟激励法理论构造了虚拟的六轮路面激励。在虚拟激励作用下,联合复模态分析方法给出了振动结构的虚拟的振动响应量。依据虚拟激励理论求取统计特性的方法,给出了真实振动响应量的功率谱和均方根值。对某三轴重型汽车进行了行驶平顺性仿真分析,结果表明,该方法较简单,为重型汽车的行驶平顺性分析提供了可行的方法。     

随机道路谱作用下的汽车响应特性

针对驱动桥壳在随机道路谱作用下的响应特性问题,建立了汽车振动的7自由度动力学方程,应用随机振动理论求解出了汽车在路面不平度下的频率响应(FR),利用Matlab得到了不同速度下的后桥垂向振动加速度功率谱密度(PSD)。研究结果表明该随机道路谱作用下的汽车响应特性研究对驱动桥的动态设计具有一定的参考和应用价值。     

铁道车辆主动悬挂系统模糊控制策略研究

以铁道车辆主动悬挂系统为研究对象,建立其两自由度分段非线性悬挂系统的垂向振动模型.基于MATLAB/SimuIink仿真模块模拟了美国6级轨道谱,以此作为激励作用在车辆系统上.以车体垂向加速度和加速度功率谱为评价指标,对比分析了被动悬挂系统和基于模糊控制的主动悬挂系统对载荷激励的响应.研究表明,模糊控制下的主动悬挂系统...     

路面谱函数对车桥耦合随机振动敏感性分析

将桥梁离散为梁单元,车辆简化为两自由度车模型,基于虚拟激励法建立车桥耦合随机振动模型。分别以GB7031谱、Wang谱及ISO谱三种路面不平顺谱函数作为不平顺激励输入,研究路面谱函数对简支梁桥及车辆振动响应的影响。分析三种路面功率谱对桥梁竖向振动响应的影响,研究不同路面谱函数作用下车速对桥梁振动响应的敏感性及车辆振动对路面谱函数的敏感性。研究结果表明:三种路面谱函数引起的简支梁桥跨中竖向位移均方根曲线形状相似;路面谱与车桥耦合共同作用,桥梁及车辆共振频率出现在桥梁一阶频率处;ISO谱引起的车辆振动响应受车速变化敏感性较弱,但桥梁振动响应受车速影响敏感性较强;GB7031谱和Wang谱引起车辆和桥梁的动力响应及频率特性接近,GB7031谱计算结果略大于Wang谱。     

路面激励空间效应对车桥耦合随机振动的影响

基于GB/T 7031—2005路面不平顺功率谱,建立多点相干输入激励的车桥耦合振动模型,研究路面输入激励空间效应对车桥耦合振动响应的影响。将三轴自卸汽车离散为三维九自由度的弹簧-阻尼-质量体系,桥梁离散为板-壳实体单元,考虑路面不平顺输入激励的时滞性和相干性,基于虚拟激励法建立路面相干激励的三维车桥耦合随机振动模型。以三跨连续梁桥为背景,研究路面输入激励的相干效应、时滞效应及一致效应对车桥系统、车辆振动及频谱特性的影响。结果表明:3种输入激励的空间效应对桥梁位移和加速度振动响应存在差异,路面激励的空间效应对车体响应影响比后悬架明显;路面输入激励的空间效应对车-桥耦合与路面谱的共振频率影响较小;研究路面不平顺激励对车桥耦合振动影响时,需考虑路面不平顺输入激励的空间效应。     

复模态与虚拟激励下的汽车随机振动分析

基于复模态理论和虚拟激励相结合的方法,在汽车随机振动分析方面应用很少,应用复模态理论给出振动结构在复谐激励下的响应,由虚拟激励法构造具有复谐激励特点的路面虚拟激励。以载货汽车七自由度模型为研究对象,联合复模态理论和虚拟激励法,由汽车虚拟振动响应量给出真实振动响应量的统计特性。结果表明,联合复模态理论和虚拟激励法进行汽车随机振动分析,方法简单可行,为汽车随机振动的进一步研究提供了理论依据。     

基于Timoshenko梁模型的车辆-轨道耦合系统垂向随机振动分析

将钢轨视为无限长Timoshenko梁,由两层弹簧阻尼系统连续支撑,在频域建立车辆-轨道垂向耦合动力学模型。提出采用格林函数法求解钢轨运动偏微分方程,可在较宽频域内得到轨道动力响应避免模态截断频率限制,结合车辆方程求解点导纳及传递导纳,运用虚拟激励法将真实轨道谱激励作为系统输入,求解车辆-轨道系统随机振动响应,并将该弹性轨道与传统刚性轨道、简化弹簧轨道模型结果进行对比。研究结果表明,采用格林函数法求解无限长Timoshenko梁弹性轨道模型可快速实现全频域计算,得到轨道系统频率响应特性。利用虚拟激励法及叠加法,可得到轮轨多点接触工况下的车辆与轨道结构随机振动响应。采用刚性轨道结构模型会导致过高估计车辆结构在高频的振动,整个耦合系统振动响应均对速度较敏感。考虑轨道弹性影响的弹性轨道模型更符合实际,采用格林函数法求解轨道模型较为快速精确。     

悬架系统振动特性的非平稳虚拟激励法研究

传统时频分析法在分析悬架系统非平稳随机振动时难以同时提高时频分辨率，无法精确分析其时频特性。针对非平稳虚拟激励法的关键问题，构造了一种新型非均匀调制函数，以提高悬架系统垂向振动特性的分析精度。利用该非均匀调制函数，建立车辆单轮非平稳虚拟激励通用模型；基于协方差等效法，解决前后轮变时差问题；建立1/2车辆动力学模型，求得车辆垂向加速度演变功率谱，获得高分辨率时频分布。仿真分析了匀速和变速两种行驶工况下悬架振动特性，并经过整车试验验证得到结论：车辆非平稳行驶时，速度的增加将扩大共振区范围。该特性可为提高车辆行驶平顺性提供理论参考。     

汽车由路面激发的演变随机响应预测

建立了垂向汽车动力学模型和道路虚拟输入模型。在精细时程积分法和虚拟激励法的基础上,提出了时不变线性汽车系统在演变随机激励下的响应的一个简便实用解法。并以简化汽车模型为例,考察了变速行驶时的平顺性问题,验证了该方法的有效性。     

刚度对转子系统随机响应的影响

为了建立系统力学模型与随机运动微分方程,分析系统刚度对随机响应的影响,应用虚拟激励法,通过计算机数值模拟,结合随机响应功率谱密度函数,分析考虑机匣弹性、陀螺力矩并同时考虑机匣与定子间的弹性联接的复杂悬臂双盘转子系统在多参数耦合随机激励 轴承回转随机动力激励、转子不平衡随机激励和地面随机地震激励下的随机响应,讨论系统刚度变化对随机响应的影响。结果表明,水平方向地震时随机响应相对比较强烈,悬臂端圆盘振动最为强烈,机匣刚度、机匣联接刚度和轴承刚度对随机响应影响较大,提高系统刚度对降低随机响应有利。     

基于虚拟激励法的三维随机路面仿真

通过改进的虚拟激励法原理,在现有二维路面谱的基础上,从空间路面频率谱出发,将之拓展到三维空间内的路面谱,给出模拟随机路面谱的方法。同时,为了给虚拟样机仿真分析提供较为复杂三维仿真路面环境,基于单点FFT路面不平度时域模型,建立了三维FFT随机路面数学模型,并实现了其在Matlab中的仿真;依据改进的虚拟激励法理论,建立了生成三维路面文件的通用模型,包括节点的生成和单元生成算法,并导入Adams形成所需的三维路面仿真环境。应用上述方法生成C级路面.对所选择的车辆样机进行了行驶平顺性仿真,与GB/T 13441—92标准对比分析得到了该车行驶平顺舒适性的合理时间。     

汽车悬架系统优化设计的复合遗传算法

:利用虚拟激励算法和复合遗传算法相结合的方法 ,进行汽车悬架系统优化设计研究。通过在半主动汽车悬架系统优化设计中的应用表明该方法正确 ,结果可信     

基于物理属性的虚拟装配过程

针对虚拟装配系统中存在仿真程度不够高的缺点,提出基于物理属性的虚拟装配过程研究。通过分析虚拟装配过程对零部件物理属性的需求,建立零部件物理属性模型,给出确定零部件各物理属性以及自由运动状态的方法,分析碰撞响应对运动状态的影响。研究虚拟装配系统中装配对象间的交互过程,使用多刚体系统动力学分析方法对零部件装配过程中的动力学以及运动学进行分析,给出装配对象的运动学与动力学方程。通过把抽象的约束关系转换为基本约束方程表达运动副约束,并把运动副约束用于装配对象的运动分析。提出基于碰撞与静力学的稳态分析方法研究零部件达到稳定状态的条件。应用实例表明上述方法有效可行。     

机械密封焊接金属波纹管随机振动响应及优化分析*

针对焊接式金属波纹管在工作中出现的随机振动问题,运用虚拟激励法理论,采用MATLAB编程得到波纹管在随机激励下轴向和径向时域下的信号;将时域信号利用快速傅里叶变换得到频域信号,并导入Workbench软件中进行随机振动分析;同时对波纹管的危险结构尺寸(波片厚度、焊箍半径和最小弯曲半径)进行响应面优化分析。结果表明:波纹管在受外界随机激励下的频率介于固有频率一阶和三阶之间;波纹管轴向最大响应变形发生在镶嵌静环的一端即自由端,径向最大响应变形发生在靠近波纹管的固定端的波片弧度较大处,随机激励时等效应力集中在靠近焊箍侧,这些位置在工作过程中最容易损坏,与实际工作中的破坏位置相吻合。通过响应面优化分析和自适应多目标优化,得到一组优化关键材料参数,使得波纹管的振动性能得到较大改善,降低了波纹管的损坏率,为焊接金属波纹管的结构参数设计提供理论参考。     

Vibration and noise analysis of multiphysical coupling systems

Vibration and noise analysis of complex mechanical systems is very difficult by traditional technologies. We present a novel technology to analyze the vibration and noise of complex structures. This technology can be divided into three stages step by step. First, it is necessary to process the load simplification, modal analysis, vibration and noise testing in the preparation stage. Then, in the vibration analysis stage, a virtual far-field excitation method is presented to obtain more accurate vibration response results in the near-field and far-field response points, of which the nonlinear behaviors need not be considered. And the solver error caused by the distance between the excitation point and response points could be reduced. Last, in the noise analysis stage, a modal partition method is put forward to solve the structure radiated noise according to the distributions of the low-level modal shapes, which is a rapid and efficient method to obtain a radiated noise distribution for the complex structures. On the whole, this technology has potential applications in vibro-acoustic problems solving for the complex systems in practical engineering.     

虚拟激励法在叶轮随机振动分析中的应用

叶轮在运转过程中受到各种随机气动载荷的作用。分析时可以采用时域方法，用单向耦合方式求解结构的位移及应力响应，但整个多载荷步瞬态分析十分耗时。本文基于频域分析，采用虚拟激励法求解随机气动载荷作用下叶轮结构的响应问题，同时利用ANSYS谐响应分析模块及 APDL 命令流，实现了多维多点虚拟激励法在离心式压缩机叶轮的工程应用，得到叶轮结构的响应谱特征，继而求得响应的均值、方差、各阶谱矩等，为求解叶轮的超越概率以及可靠度指标等打下了基础。     

平稳随机激励下线性随机结构动力响应分析

对于外载是平稳随机激励的线性随机结构分析问题,在随机变量函数矩点估计和虚拟激励法的基础上,建立随机响应均方值特征参数的矩估计算法.应用虚拟激励法将随机载荷转化为确定性简谐载荷,计算确定性结构在平稳随机激励下响应的均方值,采用点估计方法分析平稳响应均方值的均值和方差,并计算响应均方值的变异系数,通过两个算例考察结构参数的随机性对结构响应均方值的影响.由于基于随机变量函数矩的点估计和虚拟激励法具有较高的效率和精度,因而所提方法具有一定的工程意义.     

应用Simpack对复杂机车多体系统建模与分析方法的研究

结合实例,对复杂多体系统动力学建模的基本方法进行了研究,建立了一种机车整车虚拟动力学模型。结合机车动力学建模系统中的体之间的铰接、约束和力元等建模技术的难点,说明如何正确进行复杂机车多体系统的动力学建模。实例中对机车动力学模型输入标准轨道谱,分析其在标准轨道谱的随机激励下车体结构的响应特征,并对动力学平稳性结果进行部分评价。