基于路面不平整度的车辆振动响应分析方法

为了分析路面与车辆的相互作用,提出了四自由度1/2车辆模型相对于不平整路面耦合振动分析方法。根据GB/T7031-1986建议的公路路面功率谱密度的拟合表达式,在分析了运行汽车固有振动频率和行驶速度的影响后,获得分布在一定频率范围内的离散功率谱密度数据,利用离散傅立叶逆变换得到路面不平度值,并以此作为1/2车辆垂向动力学模型的输入激励,通过数值仿真得到运行车辆系统在不同路面不平整度下的时域响应。分析结果表明:车辆动荷载系数随车速增大呈线性增加,随路面等级变差呈非线性增大,路面等级是影响车辆动力作用的最显著因素。

改进的车辆振动响应均方根值计算公式及其工程应用

为有效解决现有车辆振动响应均方根值计算公式在实际工程应用中存在的过高估计问题,以滤波白噪声路面谱作为车辆系统的路面输入模型,运用随机振动理论和复变函数积分求解方法,推导得到了基于1/4车辆模型的车身垂直振动加速度、悬架动挠度和车轮动载荷均方根值计算公式,并通过实车试验进行验证。与传统白噪声路面谱输入模型计算结果的对比分析表明,所建立的计算公式能更加真实地反映车辆的实际振动情况,而传统计算模型对高速运行时的车辆振动响应存在高估现象。该公式可有效应用于车辆行驶振动响应的估计、路面等级的预测和车辆初始设计时悬架系统阻尼比的估算。

基于车辆振动响应的路面平整度识别与评价技术

为了解基于车辆振动响应的路面平整度识别与评价技术的研究现状和发展趋势,通过国内外文献查阅及技术调研工作,系统梳理分析了近年来相关研究成果,主要从路面平整度评价的指标及相关关系、识别算法及数据处理方法、实际应用案例及技术挑战等方面依次开展研究现状总结和分析。通过现有研究进展的剖析,提出了进一步优化物理模型、融合多传感器数据、创新数据驱动算法等研究方向的建议。

基于稳态、非稳态振动信号分析的轨道不平顺敏感波长及其与车辆响应间关系的研究

基于轨道不平顺输入与车辆动力学响应输出之间的频域传递特性分析，研究快速确定与车辆系统对应的轨道不平顺敏感波长的新方法。利用该方法分析某型高速车辆所对应的轨道不平顺敏感波长的结果表明：在300-360km·h^-1速度范围内，8m的多波周期轨道垂向不平顺波长会引起高速车辆较大的垂向响应；37m左右的多波周期轨道横向不平顺波长会引起高速车辆较大的横向响应。应用短时傅里叶变换和小波包分析技术这2种非稳态振动信号分析方法对车辆系统的车体垂向加速度进行特征分析，可以较全面地揭示出其时频特性，从而能够问接分析出与车辆振动响应信号相关联的轨道不平顺输入信号的非稳态特性。

HHT在车辆-轨道系统垂向振动时频分析中的应用

应用希尔伯特黄变换方法（Hilbert-Huang transform,简称HHT）对车辆-轨道系统中高低不平顺与车辆垂向振动加速度关系进行分析.首先,利用经验模态分解法（empirical mode decomposition,简称EMD）对实测的高低不平顺与车辆垂向振动加速度信号进行分解,得到两者的本征模函数；然后,通过比较分析两者本征模函数的时域波形与Hilbert能量谱,说明高低不平顺本征模函数与车辆垂向振动加速度本征模函数之间的确定性的对应关系,可以利用车辆垂向振动加速度来识别轨道高低不平顺的不良区段；最后,对京广提速干线铁路轨检车实测样本进行回归分析,得到在波长为1.5～50 m范围内直线和曲线段高低不平顺与车辆垂向振动加速度的定量关系.

适用于中小跨径桥梁频率识别的移动检测车辆参数研究

为了实现对大规模中小跨径桥梁群体的快速检测,提出了一种参数可调的移动检测车辆,并通过理论推导、试验验证和参数分析对车辆参数的合理取值进行研究.首先,通过车-桥耦合振动理论推导出“拖车-双挂车”过桥振动响应的解析解;其次,利用有限元模型和车桥耦合计算程序的数值计算结果,以及一座简支梁桥的现场试验结果对理论解析解进行验证;最后,基于推导的理论解析解进行参数研究,分析了检测车辆的动力参数、车速以及桥梁参数对间接法识别精度的影响.结果表明:当车桥频率比在0.8~0.9(或1.1~1.2)之间变化时,桥梁频率识别效果较好;在利用间接法进行桥梁频率识别时,建议移动检测车辆的车速不宜取太大;根据桥梁的截面面积、截面形状和跨度对检测车辆参数进行合理的选取,可提高桥梁频率识别的准确性.研究结果可为基于车辆响应的桥梁频率间接识别提供参考.

基于车辆响应的连续梁桥振型识别数值模拟及影响参数分析

采用过桥车辆振动响应识别桥梁自振特性的间接测量法能够避免传统动载试验测量桥梁振型方法所存在的操作复杂和成本较高等缺点。采用数值模拟的方法,根据车桥耦合振动理论和桥梁振型间接测量法基本原理,对实际工程某连续梁桥建立车辆与桥梁耦合振动的有限元模型,采用双轴半车模型模拟测量车辆,提取车辆匀速通过平整桥面时车辆振动加速度时程响应,并采用带通滤波技术与汉宁窗相结合的处理方法提取分离出与桥梁固有频率相关的桥频分量响应,利用桥频分量响应及其希尔伯特变换构造出与每阶固有频率相对应的振型。采用本方法分析了6种车速、4种社会车辆工况对桥梁振型识别效果的影响特点。数值分析结果表明,车速低于10 km/h以下时高阶振型识别误差较大,车速高于60 km/h以上时振型识别普遍较差,最佳识别车速是30-40 km/h;有社会车辆存在时对桥梁振型识别有利,但是对密集模态识别不利。为推进移动传感间接测量方法在桥梁检测工程中的应用提供理论参考。

基于概率的不平整沥青路面动载系数

文中建立了二自由度四分之一车振动模型,利用Fourier变换研究了路面不平整度随机激励下的车辆振动响应。根据GB/T7031-2005建议的路面功率谱密度(PSD)拟合表达式和路面分级方法,以Palmgren-Miner线性累计疲劳损伤理论和随机过程理论为基础,推导求得等效动载系数,可为工程实际设计和完善我国沥青路面设计理论提供参考。

间接测量法在盾构隧道模态识别中的应用研究

为了快速、经济且准确地实现盾构隧道的健康监测,将桥梁健康监测的间接测量法应用于盾构隧道结构中,在推导了移动车辆-盾构隧道耦合振动作用下车辆加速度响应解析解的基础上,分析了考虑阻尼影响的盾构隧道振型间接识别方法,从理论上证明了间接测量法在盾构隧道模态识别中应用的可行性。通过实验室试验验证盾构隧道频率间接识别方法,试验结果表明,采用间接测量法与直接测量法测试得到的盾构隧道频率接近,误差为2.8%。同时,通过数值算例验证了基于间接测量法的盾构隧道频率、振型、阻尼比识别方法,并分析车辆速度、车辆阻尼、盾构隧道阻尼等参数对盾构隧道模态间接识别结果的影响。分析结果发现:车速对频率间接识别的影响较小,而过低的车速会导致振型无法识别,应选择5 m/s以上的车速;车辆阻尼大小对振型间接识别的影响较小,而增大车辆阻尼有利于频率间接识别;盾构隧道阻尼的增大不利于频率和振型的间接识别。