基于路况识别及素材谱的汽车用户路线疲劳损伤获取研究

为识别和获取用户路线的汽车结构疲劳损伤,提出了“素材谱”和“探测车”的概念,进而提出了一种基于路况识别、划分并与素材谱相结合的用户路线的汽车结构疲劳损伤的便捷获取方法。首先,构建了IRI(国际平整度指数)识别路面等级的数学模型,建立了通过探测车的简配传感器方案识别用户路面等级的方法,并研究了车速与IRI的关联性和独立性。接着,提出了基于IRI和车速二维变量对用户路线的探测车道路工况细化分级及里程分布确定的方法。然后,结合全通道样车在本地采集的素材谱及单位里程损伤,最终高效地计算、获得用户路线及区域的汽车结构疲劳损伤。从而创建和形成了“素材谱+探测车”识别用户路线总损伤的解决方案。验证结果良好,表明所研究技术方法具有良好的可操作性、精确性和有效性。

道路路面的剖面曲线测量研究与实践

回顾了近年来道路路面测量各种方法的研究现状,介绍自主开发的高精度道路路面测量系统的测量原理和试验方法。在此基础上针对道路路面的真实剖面曲线测量方法进行探讨和分析,并通过在山区、平原、城市和GPS遮挡严重地区等工矿环境下,与精准水准仪的一些对比分析试验中,对该方法的测量误差进行了讨论,得到了较好的分析试验结果。最后针对道路路面的剖面曲线测量方法进行总结,对该方法的应用范围和优缺点进行了评价。

三维路面谱的仿真建模与验证

通过改进谐波叠加法原理,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.用Matlab软件建立符合道路功率谱的任意级路面模型,再现了实际路面激励输入的时程样本.研究了用谐波叠加法得到与给定谱特征相对应的模型的模拟原理及其数学方法,并从功率谱密度与相干性角度对仿真路面谱进行了分析研究,证明该三维路面模型能够较好的反映不同级别路面的垂向位移,并且考虑实际车辆运行中左右轮迹之间的相互影响,包含了车辆左右轮迹的自谱、互谱和相干谱的统计特性,能较好的模拟实际路面的不平度高程.

路面功率谱密度识别的仿真

路面激励是汽车平顺性和操纵稳定性研究中的重要因素。提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络识别路面功率谱密度的仿真研究方法。建立了4自由度汽车振动模型,利用Matlab软件仿真得到汽车车身质心垂直加速度功率谱密度和俯仰角加速度功率谱密度。应用RBF神经网络建立了汽车车身质心垂直加速度功率谱密度、俯仰角加速度功率谱密度和路面功率谱密度之间的非线性映射模型。仿真结果表明:该方法思路明确,抗噪声能力比较强,识别的精确度高。

基于RBF神经网络识别路面谱的新方法

路面不平度是车辆行驶中振动的重要激励。为了识别路面不平度的功率谱密度函数(路面谱),提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络识别路面谱的新方法。该方法以7自由度汽车振动模型为基础,以MATLAB软件仿真得到的汽车车身质心垂直加速度谱为神经网络理想输入样本,以GB7031-86建议的路面谱为神经网络理想输出样本,应用RBF神经网络建立汽车车身质心垂直加速度谱和路面谱之间的非线性映射模型。另取一组仿真得到的车身质心垂直加速度谱代入已训练好的网络进行路面谱识别。结果表明:该方法具有较强的抗噪声能力和较理想的识别精度,识别的路面谱与拟合的路面谱吻合一致。

11自由度非线性车辆平顺性模型的研究及应用

在分析车辆平顺性的基础上,建立了11自由度平顺性分析的模型,在传统模型的基础上增加了座椅,同时考虑了悬架的非线性因素.所建立的模型考虑了车身的俯仰及侧倾,以及座椅对车辆平顺性的影响,使分析模型更加详细和完整.利用变步长积分法得到车身的垂向振动、俯仰振动和侧倾振动加速度,以及4个座椅振动加速度,分析了不同路面、不同行驶速度和不同乘坐位置对车辆平顺性的影响.结果表明,考虑座椅的11自由度平顺性模型的分析结果更符合实际,比直接用车身来衡量平顺性的结果更精确.

分形模型在路面不平度再现中的应用

在分析路面不平度具有自相似性、标度不变性等分形特性的基础上提出利用理想分形曲线建立路面不平度的再现模型。利用功率谱法对实测路面不平度进行分形维数的计算。分析了理想分形曲线的平均功率谱性质,并建立其与路面不平度功率谱的关系。在此基础上提出用分形维数和路面不平度系数2个参数描述路面不平度统计特性的方法,并再现A、C等级标准路面和实测路面不平度。通过功率谱对比可知,根据本文方法建立的路面不平度分形模型精度较高。

典型道路谱的生成方法研究

代表地区路面不平度总体状况的道路谱数据,在汽车设计研发中起着重要作用,但目前缺少获取典型道路谱的方法。为了解决这一问题,提出一种典型道路谱生成方法,该方法包含典型路段选取和测量、道路谱计算和滤波、典型道路谱提取三个主要步骤。以北京地区真实路面测量数据为例,进行典型道路谱生成,得到了能够表征某类路面的典型谱。该方法工程意义明确,效果明显,在汽车工程和道路工程领域有较大应用价值。

基于道路谱模拟的转向节疲劳分析

为了解所设计的转向节疲劳寿命是否能够满足设计要求,文章首先提取了悬架典型极限工况运动时转向节各连接点所受的力,并对其进行强度分析;根据分析结果,得出该转向节在不平路面工况所受的应力最大,因此需计算不平路面下转向节的疲劳寿命;用Matlab对道路不平度曲线进行了模拟,然后将道路不平度曲线输入多体动力学软件,得到悬架转向节在该工况的载荷谱;最后根据二轴性分析结果,对转向节进行多轴疲劳寿命分析,分析结果验证了该转向节设计的合理性。

基于AR模型的路面不平度激励模拟

基于GB7031《车辆振动—路面平度表示》中提出的路面功率谱密度表达式,建立了随机信号AR(自回归)模型,应用Matlab仿真软件对路面不平度随机序列进行了仿真分析,分析了路面不平度AR模型的采样间隔和模型阶数对模拟精度的影响,并对模拟值与理论值进行了比较。结果表明,AR模型拟合的路面不平度功率谱密度能较好地逼近其理论值,具有计算量小和模拟精度高的优点,为车辆动态性能模拟与控制研究奠定了基础。

基于典型路况车身加速度提取及其影响因素分析

通过搭建载荷谱测试采集系统,按试验规范采集了4台不同载荷的试验车载荷谱,并准确提取多种强化路面的车身加速度信号。由此在时域内计算各试验车在多种强化路上的加速度均方根,得到强化路与普通路均方根的相对值。根据车轮-车身双质量振动模型分析汽车行驶速度、路面、车身载荷对车身加速度均方根值的影响,结合实际采集数据进行统计分析。结果表明,加速度均方根和相对值受强化路面影响较大,在一定的范围内取值,并与车速约成0.009线性相关,与载荷负相关,随载荷的增加变小,低载时变化不明显,载荷增加趋势明显。这一结论可为汽车性能评价和使用载荷的选取提供依据。

青石308国道路面不平度特性研究

由于路面的平整度直接影响车辆的运行状况及使用寿命,应用路面谱分析技术对青-石308国道路面进行了测量和谱分析研究,定量地描述了青-石308国道路面的平整度状况,得到了测量路段的路面不平度拟合特征值和倍频特征值。结果表明:试验路段在低频段谱密度值较大,路面广泛分布在C级到F级之间;在高频段,谱密度值很小,在B级到C级之间。为进一步研究在该路面行驶车辆的性能提供了参考依据。

车辆非匀速行驶时路面随机输入的时频研究

首先应用协方差等效方法建立了单轮随机输入非平稳时域模型。根据时间-空间一、二阶微分关系,给出了前后轮变时差相关的问题,较好地解决了非平稳路面时域研究中的低速大幅值波动问题。并由各向同性假设直接得到了车辆左右轮的相关关系,因此适合各种车辆。分析表明Wigner-Ville谱很好地反映了频率特征和路面波形特征。

基于ADAMS的联合收割机行驶平顺性仿真

在农机专业底盘快速设计中,需对农机行驶平顺性进行性能分析。为此,采用五轮仪法,实测实际耕作地的路面不平度,通过快速Fourier变换,获得功率谱密度函数,构建面向农机作业的三维路面模型。将该路面模型导入ADAMS/view中,建立车-路相互作用模型,利用加权加速度均方根法,对某国产联合收割样机行驶平顺性进行评价。仿真结果为:最大加权加速度为2.11 m/s2,共振频率为2.93Hz。

基于AR模型对路面不平度的时域模拟

基于GB 7031《车辆振动输入路面平度表示方法》中提出的路面功率谱密度表达式,建立了随机信号AR(自回归)模型。应用Matlab仿真软件,对路面不平度时域随机序列进行了仿真分析,并对模拟值与理论值进行了比较。结果表明,AR模型拟合的路面不平度功率谱密度能较好地逼近其理论值,且具有计算量小,模拟精度高的优点,为车辆动态性能模拟与控制研究奠定了基础。

某越野火箭炮行驶垂向动态特性研究

以某型高机动越野火箭炮为研究对象,基于随机路面激励,应用多刚体系统动力学和柔性多体动力学的理论,建立该越野火箭炮刚柔耦合模型,研究其行驶垂向动力学特性。考虑了油气弹簧的非线性特性以及轮胎的作用,重点编写了B、C、D级路面的随机路面谱,进行不同车速下的行驶动力学仿真。结果表明,非线性的油气悬架系统能较好地减轻路面的垂向冲击。仿真得到的车炮动态响应特性曲线,为该高机动火箭炮的研制提供了有用的参考。

基于虚拟样机技术的轻型载货汽车车架疲劳寿命预测方法

为准确预测随机动载作用下汽车车架结构的疲劳寿命,将有限元分析与多体动力学相结合。首先建立了车体结构的多体动力学模型,并将根据中国路况得出的仿真路面谱作为输入,计算了车体11个关键部位的载荷历程。然后在车体有限元模型中计算了相应的应力影响因子。同时根据车架材料的S-N曲线和车架本身的特点拟合出了车架结构的S-N曲线。最后,利用MSC-FATIGUE软件基于准静态应力法的疲劳寿命分析技术,预测了车架结构的疲劳寿命。所预测结构寿命在合理范围内,可以作为车架后续轻量化改进的依据。

摩托车随机振动响应分析

研究了摩托车受到不平路面激励而产生的垂向随机振动。摩托车采用四自由度垂向振动模型,构建了摩托车振动分析有限元模型。运用路面不平度随机振动的功率谱密度分析方法,拟合了不同路面等级、不同车速下三种行驶情况的路面时间频率功率谱密度作为路面激励,得出了摩托车整车的模态特性以及对应的加速度响应功率谱密度。结果表明:路面不平度和摩托车行驶速度对结构随机振动响应影响较大,而当结构某阶固有频率与瞬时的空间频率一致时发生共振。此分析方法可用于研究摩托车的舒适性和平顺性,具有较强的工程实用价值。

轮式自行高炮行进间射击稳定性仿真研究

根据路面谱的相关性建立了普通砂石公路的路面高程模型;分析了轮胎、路面和油气悬挂在受载时的变形特性;建立了某轮式自行高炮行进间射击稳定性仿真模型;通过模拟某轮式自行高炮行进间射击,分析了轮式自行高炮行进间射击稳定性,为轮式自行高炮行进间射击稳定性评估和总体设计方案的优化提供了技术手段。

基于三维路面谱仿真履带车辆振动系统的动态模拟

通过谐波叠加原理,在现有的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,并给出模拟随机路面谱的方法。通过对该路面谱模型进行谱分析,对其功率谱密度进行了验证。建立了某履带车辆单自由度悬挂质量振动系统的力学模型,以三维路面谱模型作为虚拟激励输入,实现了对单自由度履带车辆振动系统的动态模拟。