基于路面不平整度的车辆动荷载影响分析

为探讨在路面不平整度激励条件下对多轴重载车辆产生动荷载的影响,该研究从路表纵断面的波形状态入手,采用带有平衡悬架结构的三轴和四轴重载车辆模型,建立车辆振动模型的运动微分方程,采用动荷载均方根和动荷系数来分析不同路面工况和行驶工况对车辆动荷载的影响。研究结果表明：当车速在某范围内时,车辆系统的固有振动频率会接近路面不平整度的激励频率,导致动荷载达到最大。动荷系数一般在空载时最大,满载时次之,超载时最小,并应考虑车辆静荷载和动荷载的联合作用对路面结构的影响。车辆越重,其振动频率与路面不平整度激振频率越接近,产生共振的速度越小。对于这两种车型,其产生动荷载的最不利路面波长分别为9 m和12 m。该研究成果可为动载作用下路面结构响应研究提供参考。     

四自由度车辆模型分析不平整路面上的行车动荷载

根据西宝高速公路路面平整度的实测结果，建立路面的不平整模型，并以正弦曲线模拟路面表面，建立四自由度车辆振动模型．从而为分析路面平整度的发展变化规律和评价沥青路面的使用性能提供了一定的理论基础。     

车辆超载作用对路面的影响分析

利用Matlab软件编制程序,对车辆超载问题进行了仿真,分析了由于路面不平整度引起的车辆动荷载和动荷载系数变化规律,得到车辆超载率与车辆动荷载和动荷载系数之间的关系。为路面设计和车辆与路面之间的相互作用提供了理论基础。     

不平整路面上的汽车动荷载

考虑汽车侧倾因素在路面不平引起汽车动荷问题中的影响，建立了4自由度车辆模型，并据此模型实例分析计算了在路面波幅一定的情况下，汽车在不同波长路面上以不同车速行驶时产生的车辆动荷载．     

车辆振动模型的建立及动荷载计算研究

建立了车辆的1/4模型,并推导了车辆模型动态计算方程,通过对方程的求解分析了行驶速度、行车荷载等对汽车动荷载的影响.     

不平整路面上的汽车动荷载

考虑汽车侧倾因素在路面不平引起汽车动荷问题中的影响,建立了4自由度车辆模型,并据此模型实例分析计算了在路面波幅一定的情况下,汽车在不同波长路面上以不同车速行驶时产生的车辆动荷载。     

路面不平整引起的汽车动荷载计算分析

笔者理论分析了汽车行驶在波浪形路面上时汽车对路面的动荷载作用,推导了汽车动荷载与路面波形的理论计算公式,实例计算了在给定汽车结构参数、行驶速度、波形路面的波长、振幅时的汽车动荷载。     

基于公路工程技术标准的载重货车动荷载系数研究

为研究载重货车前、后轮的动荷载系数,建立五自由度车辆振动模型,采用傅里叶变换推导动荷载系数计算公式,以公路工程技术标准作为路面不平整度的标准,计算典型载重货车前后轮动荷载系数。研究结果表明,在满足公路工程技术标准要求的公路上行驶的载重货车动荷载系数在10%左右,而且前轮动荷载系数高于后轮动荷载系数。     

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。     

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2.9706 m.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。     

路面不平整引起的汽车动荷载计算分析

笔者理论分析了汽车行驶在波浪形路面上时汽车对路面的动荷载作用 ,推导了汽车动荷载与路面波形的理论计算公式 ,实例计算了在给定汽车结构参数、行驶速度、波形路面的波长、振幅时的汽车动荷载 .     

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。     

人-车-路相互作用三质量车辆模型分析

基于人-车-路相互作用建立了简化的三质量车辆模型, 运用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, 利用所建的简化车辆模型对车辆的振动特性进行了评价, 研究了车辆载荷与行驶安全性、加速度与振动舒适性的关系。结果表明, 三质量车辆模型更能体现人体的振动舒适程度与路面不平度的响应关系, 对于深入分析路面结构的动力响应有重要价值。     

铁道车辆振动响应特性

为改善车辆的乘坐舒适性,研究了车辆的振动响应特性,建立了车辆系统动力学模型,计算了转向架蛇行运动模态和车体固有振动模态的频域模态参数与车辆在不同速度下的时域平稳性指标。计算结果表明:转向架蛇行运动频率和轨道激扰主频率随着车辆运行速度的增大而增大,而车体的固有振动频率是不随速度而变化的;在某一速度下,转向架的蛇行运动频率和轨道激扰主频率必然与车体相关振动的固有频率接近而发生共振,共振会严重恶化车辆的平稳性,因此,应采取适当措施使共振速度区远离车辆的常用运行速度,以保证车辆运行平稳。     

轨道不平顺激励下直线电机车辆/轨道动力响应

为了提高直线电机轮轨交通车辆运行的安全性与乘坐舒适性, 分析了车轨结构特征, 建立了直线电机车辆/板式轨道横、垂向动力学模型。通过三角级数法得到轨道随机不平顺的时间序列, 以其作为系统激励, 分析了直线电机车辆与轨道的随机振动特性。把轨道不平顺描述为余弦函数, 研究了高低不平顺与方向不平顺的波长和幅值对系统动力响应的影响规律。计算结果表明: 磁轨气隙变化的频率主要集中在1.2~2.0Hz范围内, 波长小于10m的高低和方向不平顺对系统轮轨作用力、脱轨系数及轮重减载率等影响显著增大, 应予以重点控制。     

机场跑道全波段不平整测试方法

结合车载式激光断面仪与全球导航卫星移动定位系统,提出了一种机场跑道全波段不平整测试方法;在济南遥墙国际机场进行了现场测试,采用重复试验与水准仪对该测试方法进行了可靠性验证;利用ADAMS/Aircraft软件建立了B737-800虚拟样机模型,进行了实测跑道不平整数据下的飞机滑跑仿真,探究了不同检测方法、滑跑速度、飞机位置下实测道面数据特征对飞机振动响应的影响。研究结果表明：所提出的测试方法可获得道面全波段不平整数据,弥补了激光断面仪难以捕获14 m以上波长的缺陷;当速度为80 km·h^-1时,全波段不平整道面下飞机振动响应波动幅值分别为长波不平整和短波不平整下的1.25~2.39倍和1.19~1.85倍,说明仅考虑道面长波或短波不平整将低估飞机在实际不平整条件下的振动响应;随着飞机滑跑速度的增大,全波段不平整与短波不平整条件下的飞机振动加速度差别逐渐增大,而动载系数差值则呈现先增大后减小的趋势,在速度为160 km·h^-1时达到最大,说明飞机在高速滑行中道面长波不平整的影响更为明显;全波段不平整相比短波不平整条件下驾驶舱加速度增幅平均比重心处大0.062 m·s^-2,前起落架动载系数增幅比主起落架平均大0.039,表明长波不平整对飞机前部振动的影响比重心处大,且随着滑行速度增大,这一差值先增大后减小,加速度的差值在80~120 km·h^-1时最明显,峰值约为0.078 m·s^-2,而动载系数的差值在160 km·h^-1达到0.062的峰值。