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。     

基于路面不平整度的车辆动荷载系数分析

为更好地研究路面不平整度下车辆对路面的动载作用,运用1/4车辆振动模型,借助MATLAB数学计算软件,分析路面不平整度、车辆参数等因素对动载系数的影响规律。结果表明:车速、路面振幅对动载系数影响很大,路面振幅与动载系数呈线性关系,验证了路面不平整是导致动载的主要原因;汽车结构参数中的轮胎阻尼、悬架刚度、悬架阻尼对动载系数影响较小,但减小轮胎刚度可以显著地减小动载。从道路设计的角度考虑,提高道路的平整度是减小动载的重要措施。     

桥头跳车对路面结构的冲击效应研究

基于车-路耦合动力学模型,研究桥头跳车对路桥过渡段路面结构的冲击效应.分析了考虑车-路耦合作用对路面冲击效应的影响,研究了车辆冲击系数和路面振动响应随路面弹性模量、路基反应模量的变化规律,提出了路桥过渡段的道路设计建议.结果表明:考虑车-路耦合作用后,车辆冲击系数和有效影响范围均有所减小;路面弹性模量、路基反应模量对车辆冲击系数影响不大,但对路面振动响应影响较大;路桥过渡段的路面结构设计应考虑路面动力响应,采用车辆冲击系数作为标准轴载的放大系数偏危险,建议采用路面动力反应系数;从控制路面振动角度出发,路桥过渡段宜选择柔性路面,同时路基反应模量应超过200 MPa/m.     

重载汽车与路面的动力相互作用研究

采用二自由度四分之一汽车悬架和粘弹性地基梁模型建立了二维汽车-路面系统.通过模态叠加法得到了路面位移的显示解析解,研究了路面位移响应的分布规律及路面振动对汽车的二次激励作用.研究结果表明,汽车正在经过的路面振动最大,汽车行驶前后的路面振动不对称;路面对汽车的二次位移激励呈周期性分布,频率接近移动汽车载荷对路面的作用频率.     

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。     

基于人-车-路五自由度振动模型的路面平整度评价方法

为了准确评价路面的行车舒适性,以乘客的竖向加权加速度均方根值作为平整度评价指标,采用五自由度振动模型,考虑车路耦合,用传递矩阵法进行了人-车-路相互作用分析,研究了车速、车架转动惯量、座椅刚度系数和阻尼系数以及轮胎的刚度系数对加权加速度均方根值的影响,并建立了基于人-车-路相互作用的路面平整度评价方法。算例结果表明:A、B、C、D四个等级路面的加权加速度均方根值分别为0.3812、0.7963、1.2320和2.9706m.s-2,舒适性评价分级与路面分级时的主观评价分级相一致;相对于现有方法,该方法考虑了不同路面类型和行车速度的影响,体现了车辆的转动,可评价货车行驶的舒适性。     

基于人-车-路耦合振动系统的儿童乘坐舒适性

根据拉格朗日原理,建立了基于人-车-路耦合振动的12自由度动力学数学模型;借助MATLAB/Simulink平台,分析车速、路面不平度、汽车前后轮迟滞性及左右轮相干性的特点;构建了随机路面激励时域模型;采用时域和频域分析了在不同路面及不同车速下汽车对儿童头部、臀部振动影响。研究表明:通过提高路面等级及车速可以提高儿童的乘坐舒适性;儿童对5～10 Hz的低频及15,23 Hz的中频振动最为敏感;适当地降低座椅刚度、提高阻尼及合理地布置座椅位置可以提高儿童的乘坐舒适性。     

基于人-车-路耦合振动系统的儿童乘坐舒适性

根据拉格朗日原理,建立了基于人-车-路耦合振动的12自由度动力学数学模型;借助MATLAB/Simulink平台,分析车速、路面不平度、汽车前后轮迟滞性及左右轮相干性的特点;构建了随机路面激励时域模型;采用时域和频域分析了在不同路面及不同车速下汽车对儿童头部、臀部振动影响。研究表明:通过提高路面等级及车速可以提高儿童的乘坐舒适性;儿童对5～10 Hz的低频及15,23 Hz的中频振动最为敏感;适当地降低座椅刚度、提高阻尼及合理地布置座椅位置可以提高儿童的乘坐舒适性。     

刚性路面动态应变响应的变换域分析

为了研究移动常载荷与谐波载荷作用下刚性路面的动态应变响应,把路面视为弹性地基上的无限大薄板,利用三维Fourier变换在时间与空间变换域内建立移动载荷的公式,分析了粘滞阻尼、车速、载荷大小对应变响应的影响。采用5个混凝土埋入式应变传感器,建立实验环境,进行路面应变响应测量,并对测量结果和仿真结果进行了比较。比较结果表明:车速与阻尼对上述两种载荷作用下板的应变响应影响较大,移动谐波载荷作用下刚性路面动态应变比常载荷产生的应变响应要大,移动谐波载荷作用下的响应稍大于实测结果。     

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。     

牵引电机悬挂参数对高速列车牵引传动部件振动特性的影响

基于车辆系统动力学理论建立包括柔性齿轮箱体与柔性轮对在内的刚柔耦合动力学模型，应用直接转矩控制理论建立了牵引电机控制模型，利用Simpack与Simulink联合仿真平台建立了机电耦合模型；考虑轮轨激励、车辆结构振动与谐波转矩等因素耦合作用，通过机电联合仿真对牵引传动部件振动特性进行了频谱分析，对牵引电机悬挂节点径向刚度、轴向刚度及阻尼在不同量级区间内的取值进行了研究。分析结果表明：在牵引电机谐波转矩和车轮多边形作用下，高速列车牵引传动部件出现较为明显的高频振动，牵引电机悬挂节点径向刚度为20～30 MN·m^-1时，牵引电机垂向振动达到极小值，齿轮箱体与牵引电机在6倍基波频率及车轮转频处振动加速度较小，且径向刚度较小时车辆安全性指标较优；牵引电机悬挂节点轴向刚度为4～6 MN·m^-1时，齿轮箱体与牵引电机受电机谐波转矩及车轮多边形高频激励的影响较小；牵引电机悬挂节点阻尼为0.1～40.0 kN·s·m^-1时，转向架部件振动有效值较小，阻尼的变化对车辆动力学指标的影响甚微，且车辆安全性及平稳性指标较优。     

移动单元法在车辆—无砟轨道—路基模型中的应用

将移动单元法理论推广到无砟轨道的动力学研究当中,建立了新的列车—无砟轨道—路基耦合系统模型.模型离散为轨道单元和车辆单元,下部离散了的轨道单元模型采用移动单元法理论求出其单元质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵,上部车辆单元离散为一节整车模型,利用有限元和Lagrange方程计算出车辆单元的质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵.该计算...     

轮胎参数对前轮摆振的影响

在经典三自由度前轮摆振模型的基础上,利用非线性动力学理论分析了车速变化引起的某非独立悬架汽车前轮自激摆振的Hopf分岔。利用Poincare截面法绘制了不同轮胎参数对应的前轮摆角幅值随车速变化的分岔特性曲线,分析了轮胎各参数对前轮摆振的影响。由此得出,轮胎参数的改变对发生摆振的车速区间和周期运动的极限环幅值产生相应的影响;轮胎绕主销的阻尼和轮胎后倾拖距对前轮摆振的影响较为敏感;轮胎的垂直刚度对摆振影响要比侧偏刚度的影响大。     

基于双响应面法和BBD的车辆悬架系统稳健设计

选用某种型号车辆的麦弗逊悬架系统,探讨悬架系统设计中同时考虑车辆的操纵稳定性和乘客的乘座舒适性问题,运用ADAMS软件对麦弗逊悬架进行建模并对其进行空间运动学定义.将悬架系统的结构尺寸视为可控因素,刚度和阻尼为不确定因素.通过对该悬架的一系列跳动分析和试验仿真得出对悬架的跳动特性影响较大的关键点,运用box-behnken de?sign(BBD)试验方法安排试验,采用稳健设计中的双响应面法对车辆悬架系统进行稳健性分析.为车辆悬架系统的研究提供了一种新的方法.     

轮胎与钢桥面铺装接触力学分析

为进一步分析钢桥面铺装的真实受力特性,对轮胎与钢桥面铺装的接触力学行为进行了研究.通过建立轮胎模型,对轮胎接地压力进行计算,并与实测数据对比验证了轮胎接触模型的准确性;通过建立轮胎与桥面接触模型,对不利荷载位置时桥面铺装的力学响应计算与分析,得出铺装层竖向位移、铺装层顶弯拉应力、粘结层剪切应力的分布特性,指出桥面铺装典型病害产生的力学机理;通过对设定的一组铺装层计算模量对应的铺装层力学响应极值进行计算,得出铺装层弯拉劲度模量变化对铺装层力学响应的影响规律,并对比分析了轮胎荷载与均布荷载对结算结果的影响作用.结果表明：在等量荷载条件下,采用轮胎与桥面接触模型计算出的铺装层最大层顶反弯应力、粘结层最大剪切应力均明显大于采用均布荷载的计算结果,其中：铺装层层顶反弯应力增幅约为5%,粘结层剪切应力增幅约为9%.采用轮胎与桥面接触模型进行钢桥面铺装设计会更为安全.     

基于虚拟试验场技术的越野车辆地形通过性评价系统

为了评价越野车辆的地形通过性,建立了基于虚拟试验场技术的评价系统.基于轮胎内压和轮胎刚度与有效接地面积基本成线性的关系,用试验系数对建立的轮胎粘弹性有限元模型进行了修正.研究了悬架的刚度-阻尼模型,并以多体动力学理论建立了车辆的6自由度动力学模型.以车轮六分力传感器和机器视觉测量方法建立了评价仿真模型的标定和验证硬件平台,并对实车试验与评价系统的仿真结果进行对比.对比结果表明:仿真与试验结果的干涉误差在5%以内,因此,评价系统可信.     

基于平顺性和道路友好性的载货汽车悬架参数优化

为探讨悬架系统对乘员舒适性及车辆对道路破坏程度的影响规律,以某中级载货汽车为研究对象,建立半车4自由度动力学模型。根据行驶平顺性和道路友好性各自评价指标进行了数值计算,并构造了中级载货车悬架优化设计模型,运用Matlab软件对车辆前后悬架刚度值和阻尼值进行优化计算,结果表明车辆的平顺性和道路友好性均得到改善。     

路面不平整引起的车辆动载计算方法

为了分析不平整路面上行驶车辆的动载特性,研究了西宝高速公路平整度实测结果,用正弦曲线模拟路面表面,建立了考虑汽车侧倾因素和轮胎阻尼的四自由度车辆振动模型,利用模态理论和编程计算对车辆振动模型在不同路面波长、不同振幅、不同行车速度及左右车轮激励不同时的动载进行了分析和求解,给出了车辆在不平整路面上行驶时产生的动载计算方法。计算结果表明:波形路面上产生的动荷载沿路线纵向呈波形分布,在路面上行驶的车辆对路面可能产生很大的动荷载,最大动荷载系数可达到2.0以上。     

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。