路面随机不平度下车辆对路面的动载特性

采用快速傅立叶逆变换法对路面随机不平度进行时域模拟,建立二分之一车辆动力学模型,应用龙格-库塔法分析了路面等级、车速、载质量和车辆参数对路面动载荷的影响,研究了车辆产生的动载荷规律。仿真结果表明:车辆动载随着路面不平度的增大而明显增大;车辆动载和动载系数随着车速的提高而增大,且在固有频率附近会出现峰值;载质量的增加虽导致动载系数降低,但动载增大,故应严格限制超载现象;增大轮胎刚度和减小悬架阻尼都会引起车辆动载与动载系数的增大,因此,应限制高压轮胎的使用和选择合理的车辆阻尼参数。     

道路模拟系统的神经网络自适应控制及其仿真

道路模拟试验是在试验室内再现汽车的主要部件甚至整车在道路上行驶的运行工况,从而研究车辆对道路不平度激励的响应,达到缩短产品的开发周期以及降低开发成本的目的,是加速新车型开发、提高产品质量的有效手段.文中将神经网络与常规的PID控制相结合,设计出一套神经网络自适应系统.并对C级路面不平度进行仿真再现.仿真结果表明,该控制器比常规PID控制器具有更高的控制精度和更好的动态性能,在道路模拟仿真试验中可以达到非常满意的效果.     

半挂汽车列车轮胎动载荷研究

为研究重型载货汽车轮胎动载荷对路面使用寿命的影响,采用谐波叠加法及有理函数功率谱密度重构了双轮辙激励的空间域随机路面模型,并建立了半挂汽车列车多体动力学模型;仿真分析了双轮辙随机路面激励下,各轴左、右两侧轮胎的法向力、最大动载系数及车辆对路面的损伤系数随车速的变化规律。仿真结果表明:在双轮辙随机路面激励下,轮胎最大动载系数随车速的提高呈增大的趋势,但左、右两侧轮胎最大动载系数的数值大小及变化规律均不相同;道路友好性随车速的提高而下降,且路面不平度越大,道路友好性的变化趋势越明显。该研究为今后分析车轮动载作用下的路面响应提供了参考依据。     

三维路面激励下重载汽车三向轮胎力仿真分析

为研究车-路相互作用下路面的动态响应,通过改进谐波叠加法将二维路面谱拓展为三维空间路面谱,采用Matlab软件建立了三维随机路面模型,并在多体动力学软件ADAMS中建立了重型自卸车虚拟样车模型。仿真分析了重型自卸车以60 km·h-1行驶在B级三维随机路面时,各轴两侧轮胎法向力、侧向力及纵向力随路面长度的变化规律。仿真结果表明:三维随机路面激励下,各轴轮胎法向力绕各轴静载荷曲线上下波动,纵向力和侧向力呈正负交替变化的趋势。该研究为今后分析重型汽车作用下路面的动态响应提供参考依据。     

路面激励对矿用货车驱动桥壳动态强度特性的影响

针对某矿用货车驱动桥壳在实际使用过程中出现的大量失效问题,考虑矿山路面表面凹坑和凸块冲击的影响,构建基于正弦函数的矿山凹凸路面冲击力模型。运用有限元软件ANSYS建立驱动桥壳有限元模型,分析不同安全系数下桥壳的静强度特性,并基于显示动力学软件LS-DYNA对不同路面激励下桥壳的动态特性进行仿真分析,获得动态应力,研究不同路面不平度和不同车速工况下驱动桥壳的动强度,并对桥壳的结构进行优化。研究表明:在路面动载荷作用下,驱动桥壳产生的应力远大于静强度分析获得的应力,建议设计驱动桥壳时,应充分考虑实际工况的动态载荷对桥壳动强度的影响。该研究可为驱动桥壳的动态结构强度设计提供借鉴。     

路面随机激励时域模型特性的仿真研究

在分析白噪声法、谐波叠加法、FFT法和离散时序法4种常用路面不平度随机激励单点时域模型构建的基础上,对指定环境下4种模型的速度以及结果的波动性、统计学特性和合理性进行了仿真,比较和剖析了产生不同仿真效率和结果的本质所在.并对单点时域模型进行了拓展,分别构建了车辆的单轮辙多点、双轮辙多点时域模型.     

基于动态识别区间的路面识别方法研究

以路面附着系数为参数指标,在Burckhardt轮胎—路面数学模型的基础上设计了7种典型路面的动态识别区间,同时根据附着系数和附着系数曲线斜率之差对干鹅卵石和湿沥青路面作进一步区分,据此在制动时完成路面状态的动态识别。使用双轮模型进行仿真试验,结果表明:该方法能够准确快速地完成路面状态识别,实现了实时滑移率下的动态识别,对不同路面附着条件的利用明显改善,同时该方法具备自动纠错功能。     

考虑车辆动载及非线性接触的沥青路面响应

为研究车辆动载及轮胎-路面非线性接触状态下沥青路面动力响应,利用ABAQUS建立橡胶轮胎模型和车-路相互作用模型,采用中心差分法进行求解,并验证轮胎模型与车-路相互作用模型.结果表明:考虑橡胶轮胎的车-路相互作用模型可行;与集中力相比,车辆动载作用下,上面层轮迹线中点竖向应变增大39.17％;与无路面不平度相比,B级路面和C级路面作用下,悬架弹力分别增加3.36％、14.34％,上面层轮迹线中点竖向位移分别增加18.51％、59.76％;沥青面层竖向、纵向及横向均出现拉压交变:随路面深度增加,底基层及土基均出现纵向拉应变;最大纵向拉应变出现在土基;最大横向拉应变与最大横向压应变均出现在下面层.     

考虑横坡的轮胎路面接触压力分布的有限元分析

利用有限元软件轮胎与横坡路段路面结构作用的有限元模型,分析不同坡度条件下的轮胎接地压力分布,研究坡度对轮胎路面接触压力分布的影响规律。结果表明,道路横坡对轮胎路面接触压力分布的规律有显著影响：横坡的坡度对轮胎路面接触压力分布存在显著影响,当坡度较小时,接地压力在横向呈对称分布,最大接触压力出现在接触面横轴中心,随着坡度增加,上坡方向的轮胎路面接触面积明显大于下坡方向,接触压力最大值出现位置也出现偏移;横坡路段轮胎与路面之间接触面积较大,但总体的接触压力水平较低。     

基于调制白噪声与查表法的非平稳路面不平度建模方法

针对实测道路功率谱密度频率结构不同与汽车行驶速度变化引起的非平稳问题, 分析了现有路面不平度模型的准确性, 提出了一种基于调制白噪声与查表法的非平稳路面不平度建模方法; 结合白噪声生成方法和离散功率谱密度的计算公式, 推导出了能够确保路面不平度计算功率谱与设计功率谱完全吻合的Band-Limited White Noise模块参数设定方法; 通过不同设定值组合的白噪声功率谱密度与路面不平度功率谱密度计算结果对比, 验证了所提出的Band-Limited White Noise模块参数设定值的准确性; 为解决频率指数不等于2的空间域内非平稳路面不平度建模问题, 提出了由1个基准项和若干个精度校正项组成, 且调制传递函数模的平方逼近具有任意频率指数的道路功率谱表达式; 为获取考虑车速变化影响的频率时变的时域内非平稳路面不平度输入模型, 基于空间路面不平度固定不变的原理, 提出了利用查表法, 获得变车速工况下时域内非平稳路面不平度; 通过空间域内非平稳路面不平度建模及考虑车速变化的非平稳路面不平度建模应用, 验证了所提建模方法的优越性。研究结果表明: 使用基于调制白噪声的非平稳路面不平度建模方法构建的空间域路面不平度功率谱曲线, 与应用实例中的设计目标曲线吻合良好, 且结合查表法可以有效地解决时变车速带来的时域内非平稳路面不平度建模问题。      

沥青路面结冰条件下抗滑性能

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立轮胎与路面接触的动力有限元模型,同时考虑轮胎与路面的动态摩擦作用,分析不同温度工况条件下结冰沥青路面的抗滑性能.结果表明：轮胎的速度和动能随时间呈现倒S形的减小趋势,轮胎胎面由于橡胶的粘弹性特性,其速度出现以轮胎运动速度为平衡位置的剧烈震荡现象;轮胎的速度随着摩擦系数的增大衰减越快,路面结冰时轮胎的速度衰减幅度以及胎面摩擦力都明显小于干燥路面,而制动距离则刚好相反;由于轮胎与路面的相互作用,胎面的摩擦力呈现抛物线变化趋势,最大摩擦力明显小于干燥路面.     

凝冰条件下沥青路面与轮胎接触摩擦动力响应分析

综合考虑轮胎材料超弹性和路面材料的粘弹性、轮胎与路面间的瞬态接触摩擦作用,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立凝冰条件下轮胎与沥青路面接触的有限元模型,分析沥青路面动力响应规律。结果表明：凝冰条件下沥青路面路表弯沉在轮胎作用的区域明显增大,在没有直接作用的区域弯沉逐渐减小,且路表弯沉随着摩擦系数的增大而逐渐增大;路表水平剪应力以轮胎作用区域为中心呈反对称分布,且最大水平剪应力在轮胎经过前随着摩擦系数的增大而减小,而在轮胎经过后随摩擦系数的增大而增大。路表竖向应力在轮胎作用的瞬间出现应力集中现象,在非作用区域则很小,竖向应力随着摩擦系数的增大而减小;同时阻尼对凝冰沥青路面力学响应也有着重要的影响。     

弯坡路面的车路耦合仿真分析

车辆与道路相互作用的研究不仅只考虑路面不平整度对车辆动载荷的影响,而且应考虑行驶工况对车辆动荷载的影响.针对车-路耦合作用的特点,运用ADAMS/Car动力学仿真软件,建立了重型卡车的多自由度仿真模型和3D弯坡路面模型,通过分析弯坡路面和平直路面下车辆对路面的动载荷作用.表明,弯坡路面的疲劳破坏程度比平直路面的大.     

基于静动态抗滑特性的路面构造深度测量算法

路面湿滑是诱发交通事故的重要因素，为了解决构造深度和摩擦系数分别从路面静态纹理和动态摩擦运动角度方面反映路面抗滑性时存在的不一致问题，基于激光视觉测量方法得到沥青路面点云数据，提出一种有效构造深度测量算法；首先利用B样条对点云数据进行断点插值，在研究轮胎和路面接触摩擦的几何结构和抗滑机理的基础上，修正路表凹陷点数据；采用断面法估算构造深度，并和摩擦系数测试仪所得的数据进行相关性分析. 研究结果表明:本算法得到的横向和纵向平均构造深度与摩擦系数的相关系数分别为0.896和0.887，优于铺砂法的0.504；该方法能通过静态的构造深度隐性地反映动态的摩擦系数，兼具激光视觉测量方法的高效率和摩擦系数刻画抗滑性能的客观性，达到效率和精度的统一.      

弯坡路面的车路耦合仿真分析

车辆与道路相互作用的研究不仅只考虑路面不平整度对车辆动载荷的影响,而且应考虑行驶工况对车辆动荷载的影响。针对车-路耦合作用的特点,运用ADAMS/Car动力学仿真软件,建立了重型卡车的多自由度仿真模型和3D弯坡路面模型,通过分析弯坡路面和平直路面下车辆对路面的动载荷作用。表明,弯坡路面的疲劳破坏程度比平直路面的大。     

在线跟踪时变最佳滑移率的汽车ABS仿真

最佳滑移率的确定是汽车防抱死系统研究的关键技术之一。针对影响最佳滑移率的因素,设计了车轮状态观测器,提出了一种最佳滑移率估算方法,并将这种方法运用在汽车防抱死系统模糊自整定PID参数控制中。结合汽车动力学模型,在单一路面和跃变路面上进行基于MATLAB/Simulink的制动模拟试验。结果表明,实际滑移率能迅速跟踪时变最佳滑移率,跟随性良好。相比常规的将不同路面最佳滑移率设为定值的ABS控制器,该方法控制精度较高,汽车获得的制动性能较好。     

地铁列车牵引传动再粘着优化控制策略

为充分利用轮轨间粘着力,保障列车牵引/制动性能的发挥,提出基于全维状态观测器的地铁牵引传动的再粘着优化控制方法,当检测到车轮发生空转/打滑时,可根据转矩、速度等信息快速搜寻到当前路况下的最大粘着峰值点,并通过对给定转矩的动态调整,实现轮轨间最优的粘着利用.为兼顾系统的稳定性和动态响应性能,提出全维渐近状态观测器的极点配置方法,并建立了MATLAB/Simulink模型进行实例仿真和现场试验验证.试验结果表明:采用本文的控制方法再粘着的整体利用率大于80%,满足地铁列车的设计要求.     

半刚性沥青路面动荷载力学响应数值分析

利用ANSYS有限元系统对我省常见的半刚性沥青混凝土路面结构进行动态三维数值分析，经分析，路表动态弯沉值、基层底面拉应力和拉应变均随加载周期的增加呈现先增大后减小的变化规律，当动荷载周期为0．500s时，动弯沉比静弯沉大21％，因此，车辆速度过低会缩短路面的使用寿命。     

路面随机激励下的汽车振动仿真分析

基于某车参数建立汽车5自由度线性振动模型,模型中引入了后轮滞后路面随机激励,采用MMATLAB/SIMULINK对整车振动进行仿真模拟,将前后悬架刚度改进前后的车身和座椅处的加速度、悬架动挠度及车轮动位移4项指标进行对比分析,进而对前后悬架刚度进行优化,从而改善车辆平顺性和乘坐舒适性,可为车辆平顺性设计提供参考。