下穿U型道路在行驶车辆作用下的动力响应

为了解下穿U型道路在车辆荷载作用下的动力特性,通过对车辆、下穿U型道路振动系统的分析,将车-路耦合振动问题分解成两个独立的运动体系,即车辆振动子系统和道路振动子系统．利用车轮和路面的位移协调方程来考虑车路的接触,在空间整体车辆模型振动微分方程推导的基础上,考虑路面不平度的三维空间分布,对路面不平度非一致激励下U型道路的动力响应进行研究．结果表明,当路面平顺时,车-路耦合作用力波动很小;随着路况的变差,车-路耦合作用力迅速增大;在路面不平度的非一致激励下,左右轮作用力存在明显差异．车辆行驶速度对动载系数的影响较小,路面不平度对动载系数的影响较大．路况较差时,应考虑车辆荷载的冲击效应．     

基于车辆响应的路面不平度识别方法

针对路面不平度识别的问题,研究了基于车辆响应的NARX神经网络识别方法及其适用性。建立了汽车振动系统4自由度平面模型,通过仿真获得车辆响应和车轮路面不平度。对于NARX神经网络及其应用选择、输入方案优化和评价指标进行了研究,提出了车辆响应选择和组合优化的解决方案。采用NARX神经网络识别了常用的B级路面和车速为60 km/h下某轿车的前轮路面不平度,其相关系数和均方根误差分别达到96.75%和0.003 3。考虑了训练采样点数、车辆响应随机噪声、车速和路面等级的变化对训练完成的NARX神经网络效果的影响,说明了基于车辆响应识别路面不平度的NARX神经网络方法的适用性。研究结果表明,采用正交试验设计确定NARX神经网络优化输入方案和基于车辆响应识别路面不平度取得了满意的结果,两者具有良好的适用性。     

桥面不平度的简支梁桥车桥耦合振动分析

桥面不平度通常被认为是影响车桥系统耦合振动的主要因素之一。根据给定的桥面不平度功率谱密度变换得到桥面不平度是一个有效、快速的途径。分别采用三角级数法和Fourier逆变换法得到各级路面的不平度及其对应的功率谱密度函数。通过比较可知:Fourier逆变换法精度较目前被广泛应用的三角级数法高。推导了四自由度车辆和桥梁的振动平衡方程,并编制了车桥耦合振动分析程序,结合Fourier逆变换法得到的桥面不平度,分析了某简支梁在考虑桥面不平度下的动力响应。研究结果表明,桥面不平度对桥梁和车辆的动力响应影响很大,车速决定着车辆对桥梁作用力和车辆受到的桥梁对其反作用力的频率,从而影响到桥梁振动。     

考虑跳车情况下的车-桥耦合振动研究

为研究跳车情况下的车-桥耦合振动,运用结构动力学理论,建立车辆过桥时考虑桥面不平度引起的跳车情况下的车-桥耦合振动计算模型。采用Newmark新型显式积分方法获得车-桥耦合振动响应的数值解。讨论车辆通过不平度较大的桥面而发生跳车现象时,在考虑跳车与不考虑跳车2种情况下车辆对桥梁的冲击作用。分析结果表明:跳车对桥梁的冲击作用显著。尤其当车辆质量较大或以较高速度过桥时,考虑跳车作用下的车-桥耦合振动比不考虑跳车更接近真实工况;车辆通过路面不平度较大的桥梁时,必须考虑跳车现象的发生。     

地震作用对车辆-道路系统耦合振动的影响

车辆采用13自由度三维全车模型,路面采用Kelvin地基上Euler梁单位进行离散,通过路面与轮胎接触点的平衡,建立起可以考虑车辆侧向滑动的车路耦合振动模型．将路面初始不平顺视为系统的竖向自激激励源,地震作为外部激励,建立起竖向和横向地震荷载共同作用下车路耦合方程,采用New—mark积分法对耦合方程组进行求解．数值分析结果表明,分析模型下,车路耦合系统的动力响应取决于地震荷载,而地震荷栽作用会使车辆的行驶安全性和乘坐舒适性明显下降;横向地震荷载对车辆和路面的横向振动有显著影响,对车辆的竖向振动可忽略;竖向地震荷载对车辆和路面的竖向振动影响较大,对车体的横向振动有一定程度的影响,以至于在评判车辆运行安全性时必须考虑其影响．     

车辆荷载作用下混凝土箱梁桥桥面板局部振动分析

研究车-桥耦合振动条件下,混凝土箱梁桥桥面板局部振动规律.推导车-桥耦合动力平衡方程,用板单元建立简支箱梁桥有限元模型,采用3维7自由度车辆模型,由路面功率谱密度函数模拟得到等级分别为"理想"、"好"和"差"的路面不平度函数.通过数值模拟计算桥面板不同位置的竖向位移、纵向弯矩和横向弯矩的动力放大系数(DAF).分别对车道位置、路面等级、车速和桥梁阻尼进行了参数分析.结果表明,车辆荷载作用下,桥面板不同位置的局部DAF值、同一位置由不同响应量得到的DAF值之间均存在很大差异,采用统一的DAF来计算车辆对桥面板的冲击作用不甚合理.路面不平度是影响桥面板车致振动最为重要的因素;而车速次之,且很难找到明确的函数关系用于描述车速对箱梁桥面板的局部动力放大系数的影响.     

行车舒适性路面不平度评价标准

为了从舒适性的角度对路面不平度进行重新的分级,以十自由度整车模型为分析基础,以ISO2631-1:1997(E)《人体承受全身振动的评价标准》为依据,建立了行车舒适性评价系统.评价了在A、B、C三种等级的路面不平度下,丹东黄海DD-680大客车的行车舒适性情况.计算数据表明:路面不平度、车速和车辆自身性能对行车舒适性影响显著.通过已经建立的路面不平度与行车舒适性的关系,以人体全身振动的舒适性界限为基准,反算出路面不平度的界限值.初步地从行车舒适性的角度探讨了路面不平度的分级,克服了原路面分级与人体舒适性分级不一致的缺陷.     

车速和路面不平度特性对车路相互作用的影响

基于车路相互作用建立了简化的三自由度车辆模型,运用傅立叶叠加法计算了车辆动载荷的幅频特性与功率谱密度、加速度放大因子与加速度谱.利用所建模型研究了车速和路面不平度特性、车辆动载与乘客的舒适性的关系,为路面结构的动力响应分析提供了依据.     

车辆动载荷的频域模拟计算与分析

建立了简化的1／4车辆模型，并对车辆的动载荷特性进行分析；描述了反映路面不平度的波数功率谱密度[Sm（k)]与时间角频率谱密度[Su(ω）的关系，运用频域模拟分析方法计算了车辆动载荷的功率谱密度、均方根偏差与动载系数，并且分析了车速与路面不平度对车辆动载荷变化的影响．可为进一步的路面动力响应研究提供理论基础．     

车辆货物约束系统对道路不平度响应的仿真

针对车辆货物约束系统对道路不平度响应问题,建立道路-车辆-货物约束系统的空间八自由度模型,并采用线性滤波白噪声法拟合出四轮道路不平度的时域模型,进行了道路不平度对车辆货物约束系统的垂直激励的响应仿真研究.利用VB和Matlab混合编程编制了道路-车辆-货物约束系统的计算软件,得出在约束条件下,货物的垂直位移响应最大值比车身的垂直位移响应最大值要小,货物的振动频率也比车身的振动频率小,且路面质量越差,货物的振动位移越大,约束捆绑器的受力也越大.     

不平整路面上的车辆等效动载系数

采用双自由度4参数的四分之一车辆振动模型，以路面不平整度为激励，运用随机振动理论分析了不平整路面上的车辆随机动载，得到了车辆动载、车辆动载峰值及其系数的概率分布.基于车辆动载峰值的概率分布以及Palmgren-Miner线性累积疲劳损伤理论，推导了车辆对不平整混凝土路面的等效动载峰值及其系数的表达式，建立了车辆随机动载与确定性动载之间的关系，进而根据车辆随机振动确定车辆动载系数.算例分析表明，在以均值加3倍方差作为车辆可能出现的最大动载的情况下，最大动载系数和等效动载峰值系数随车速及路面不平整度的增大而增大，但在相同条件下，最大动载系数远大于等效动载峰值系数，说明采用最大动载系数进行路面结构设计是偏于保守的.     

基于车路相互作用的动态特性分析

基于车路相互作用建立了简化的双自由度四分之一车辆振动模型,以路面不平整度为激励,描述了路面不平整度的功率谱密度,运用随机振动理论分析了不平整路面上的车辆对路面的随机动压力。实例分析表明,动载系数随着车速和路面不平整度的增加而增加,动载系数是反映随机动压力大小的重要参数。     

多传感器的车辆装载状态动态监测方法

为了研究车辆装载状态实时监测方法,建立了路面随机高程激励仿真模型,并将其作为二自由度四参数的1/4车辆振动模型的输入激励。在不同运行工况下用SIMULINK对悬架动态特性进行仿真分析,得到悬架动行程与动载荷具有全局线性关系。基于悬架动态特性分析结果,提出了一种多传感器的车辆装载状态动态监测方法。以解放赛龙Ⅱ重型载货汽车为试验车、MC9S12XEP100单片机为车载终端,设计开发了车辆载荷动态监测预警系统平台,并进行了标定试验。在A等级路面、不同车速的状态下,采用预设货物滑移的方法进行了道路试验。试验结果表明:该方法实现了车辆装载状态的实时监测,为车辆行驶过程中装载状态异常监测预警提供了一种新方法。     

减小动载荷道路破坏的悬架参数研究

选用“95百分位四次幂和力”作为动载荷道路破坏的评价指标,通过一个二自由度四分之一汽车振动模型的仿真,得到了道路破坏与悬架刚度和阻尼参数之间的关系,并从振动的角度给予了解释。此外还分析了道路破坏与道路不平度及载重量之间的关系,为道路友好性悬架的设计提供了理论参考。     

车辆纵向振动初步研究

建立了纵振动力学模型，阐述了纵振路面谱的表达形式及应用方法。用总加权值法评价车辆纵振平顺性，用全概率法评价纵剪力对路面的疲劳断裂损伤，仿真研究了悬架参数变化对车辆平顺性与路面损伤的影响。悬架刚度增大，平顺性和路面损伤恶化；悬架阻尼增大，平顺性和路面损伤优化。随悬架参数变化，平顺性和路面损伤之间的相关系数大于0．92。     

汽车八自由度模型动态仿真研究

汽车振动系统是一个非常复杂的系统. 为达到准确反映整车振动情况,基于一定假设,在Matlab软件中利用牛顿法建立某汽车八自由度振动模型. 分析整车动态时域响应特性,基于滤波白噪声和二阶Pade算法,建立四轮相关路面模型. 验证路面精确度,并将其作为激励输入整车振动模型,利用Newmark显式积分法进行求解,将各响应量时域信号转化为频域响应信号并与该振动系统的频域仿真对比. 结果证明该模型的可靠性好,求解速度快. 进一步研究车身质心位置、悬架刚度、轮胎刚度和悬架阻尼等因素对驾驶员与车身质心处舒适性的影响,并基于原车参数提出改善整车舒适性的建议.