Frequency Spectral Analysis of Bridge-Vehicle System due to Road Surface Roughness

The paper presents a new method to study the dynamic properties of the bridge-vehicle system. The transfer function of the system is obtained by iteration in the frequency domain instead of the time domain. The relationship between vehicle speed and the lowest natural frequency of the system is investigated and a parametric study of the system stability is made. The varying parameters concerned are the vehicle speed, the ratio of vehicle mass to bridge mass, the ratio of vehicle eigenfrequency to bridge eigenfrequence, and the relative damping of the vehicle and bridge.     

发动智慧科技 彰显自主魅力

<正>对于整车企业来说,核心竞争力的第一要素是拥有自己的动力总成,东风商用车有限公司把动力总成战略视为攸关企业存亡的根本性问题。如今,dCi 1 1和4H发动机良好的成长性表明,东风商用车有限公司励精图治多年的动力总成战略已然破局。近期,随着新产品X7的即将投产,东风商用车将拥有全功率段动力澎湃的"心脏"。     

路面激励下的6700客车动力总成悬置系统性能分析

针对6700客车动力总成悬置系统在路面激励下的隔振性能进行了分析评估。建立了用于动力总成悬置系统性能分析的13自由度整车系统动力学模型,分析了系统的模态属性,重点讨论了考虑路面随机激励下的动力总成振动响应。对悬置系统隔振性能较差的问题进行了分析,找到了问题的主要原因是车架和悬置子系统存在沿Z向激励下的模态耦合。     

路面不平度的分形分级参数研究

根据路面不平度的现有分级标准,采用傅里叶逆变换的方法模拟8个等级路面不平度高程数据,计算路面不平度的分形参数,提出路面不平度的分形分级参数.计算分析结果表明,傅里叶逆变换方法模拟的各级路面分形维数均在1.60左右,差别很小,表现出明显的自相似性;路面不平度指数结合了路面不平度的传统的统计特征参数与分形维数,因而更适合路面不平度的分级;路面不平度指数随功率谱密度的增大而增大,且由高级到低级呈明显增大趋势,路面不平度等级越差,路面不平度指数越大.     

DYNATEST 5051 RSP道路激光平整度仪测试原理及参数标定方法

介绍了DYNATEST 5051 RSP道路激光平整度仪测试基本原理,选择路段测试了该设备数据测试的重复性和设备工作的稳定性,并将其设备测试结果与精密水准仪测试换算结果IRI进行了回归分析,得到了良好的测试效果和较高的相关关系,为该设备准确、快速地应用到路面的平整度检测评价提供了依据。     

Vehicle Energy Dissipation Due to Road Roughness

Road roughness and surface texture are known to affect tire rolling resistance; however, little emphasis has been placed on the consequent changes in total vehicle energy dissipation due to road roughness. Thus, tire rolling resistance, in isolation from vehicle contributed losses such as dissipation in the suspension, appears to be a weakness in present evaluation procedures as they relate to fuel economy and pollution level testing: Recent work by Funfsinn and Korst has shown that substantial and measurable increases in energy losses occur for vehicles traveling on rough roads. The present investigation uses vehicle axle accelerations as a means of examining various road surfaces. Correlation with computer simulations has allowed the development of a deterministic road roughness model which permits the prediction of energy dissipation in both the tire and suspension as functions of road roughness, tire pressure, and vehicle speed. Comparison to the experiments of Korst and Funfsinn results in good agreement and shows that total rolling loss increases of up to 20 percent compared to ideal smooth roads are possible. The aerodynamic drag coefficient is also found to increase while driving on rough roads.     

Vehicle Energy Dissipation Due to Road Roughness

SUMMARY

Road roughness and surface texture are known to affect tire rolling resistance; however, little emphasis has been placed on the consequent changes in total vehicle energy dissipation due to road roughness. Thus, tire rolling resistance, in isolation from vehicle contributed losses such as dissipation in the suspension, appears to be a weakness in present evaluation procedures as they relate to fuel economy and pollution level testing: Recent work by Funfsinn and Korst has shown that substantial and measurable increases in energy losses occur for vehicles traveling on rough roads. The present investigation uses vehicle axle accelerations as a means of examining various road surfaces. Correlation with computer simulations has allowed the development of a deterministic road roughness model which permits the prediction of energy dissipation in both the tire and suspension as functions of road roughness, tire pressure, and vehicle speed. Comparison to the experiments of Korst and Funfsinn results in good agreement and shows that total rolling loss increases of up to 20 percent compared to ideal smooth roads are possible. The aerodynamic drag coefficient is also found to increase while driving on rough roads.     

由路面引起的汽车振动能量耗散特性频域分析

针对行驶过程中由路面引起的汽车振动能量耗散问题,提出了基于汽车振动二自由度单轮模型的能量耗散特性频域分析方法。采用汽车振动二自由度单轮模型推导了模型的频率响应,确定了能量耗散振动响应量及其频率响应。将路面激励功率谱密度与振动响应量的功率谱密度和均方根值相结合,建立了能量耗散振动响应量统计特性和振动能量耗散平均功率的表示。采用Matlab开发了汽车振动二自由度单轮模型的能量耗散特性频域分析仿真程序,通过3种分析方案研究了由路面引起的汽车振动能量耗散特性。结果表明,汽车振动能量耗散平均功率与速度和路面等级相关,受到路面等级的影响较大;在以B级路面为主的国内城市行驶工况下,由路面引起的汽车振动能量耗散平均功率比较低。     

考虑路面不平度的汽车稳定性控制的研究

考虑路面不平度对汽车稳定性的影响，建立了一个含路面不平度激励的14自由度的汽车动力学模型。在主动悬架技术的基础上，运用直接的反馈控制制定了提高汽车操纵稳定性的控制策略。利用该模型进行了汽车稳定性的仿真研究。与没有稳定性控制系统的仿真结果相比，该控制器的应用能够较好地改善汽车的稳定性。     

基于路面不平度自功率谱密度函数计算国际不平度指数的研究

提出了一种基于路面不平度自功率谱密度函数PSD计算国际不平度指数IRI(International Roughness Index)的方法。通过建立1/4车辆模型来分析路面不平度的输入和汽车振动的响应,由动态响应模型的理论分析得到路面不平度的自功率谱密度函数PSD(Power Spectral Density),再应用随机理论等方法,推得基于路面不平度自功率谱密度函数PSD的IRI值。用PSD计算IRI,能够使车辆和道路部门比较他们对路面不平度的各自评价标准,从而作为其设计、改进产品的依据,IRI的求得,为公路运输部门对道路的养护决策提供了依据。     

基于国际平整度指数的华北地区路面不平度统计分析研究

介绍了路面不平度和国际平整度指数。详细论述了国际平整度指数的计算方法,其中内容包括测量设备、计算模型以及基于实际道路测量数据的计算实例。根据模糊聚类、层次划分的方法挑选出华北地区典型道路,对典型道路进行测量、计算得到国际平整度指数。对典型道路各路段的国际平整度指数进行统计分析,获取了华北地区道路路面平整度水平及分布特征,并分别按照技术等级、行政等级、铺装类型进行了分析,掌握了各种等级、类型道路的平整度状况和国际平整度指数分布区间。通过处理、分析得到的华北地区道路路面不平度特征数据可为汽车行业、公路行业提供极具价值的参考。     

Lateral Vibration of Railway Bridge-Vehicle System Caused by Track Irregularities

SUMMARY

The lateral vibration of the bridge-vehicle system caused by track irregularities is investigated in this paper by means of frequency spectral analysis method. A railway cable-stayed bridge is taken as the model to study, on which a theoretical analysis is made to compare with the practical results measured. The method proves to be feasible. Then it is applied to studying the interaction between a long-span railway cable-stayed bridge and a freight car as well as the effect of track irregularities on the dynamic characteristics of the bridge-vehicle system, thus leading to a couple of conclusions of considerable significance.     

考虑粗糙度影响的桥梁损伤识别间接测量方法

基于间接测量技术,采用国际标准化组织建议的功率谱密度函数（PSD）模拟路面粗糙度等实际因素在车桥耦合模型中的影响,提出一种通过检测车辆在桥梁上运行,并利用安装在检测车辆上的传感器所得的动力响应信号来识别梁弯曲刚度,进而进行结构损伤识别的间接测量新方法。考虑到应用该新方法过程中路面粗糙度等实际因素易产生不利影响,提出利用车频及车辆阻尼比相同的2辆检测车位移信号相减的方法来消除路面粗糙度产生的影响。首先通过理论推导对该方法进行理论验证,接着采用数值模拟的方法分别对采用该方法消除路面粗糙度影响的可行性、桥梁损伤位置识别的可行性以及损伤程度识别的可行性进行验证,最后采用该方法进行实桥实测试验。研究结果表明：所提方法可以有效消除路面粗糙度等实际因素对间接测量技术的不利影响,可以有效地识别梁弯曲刚度,进而达到桥梁损伤识别的目的,有助于推动基于动力测试的间接测量技术在桥梁结构损伤识别工作中的实际应用。     

基于桥面不平顺的车桥耦合振动分析

把车辆和桥梁结构看成相互作用的两个子系统,分别建立二者的力学模型和振动微分方程。在求解过程中,通过位移协调条件和两个子系统间相互作用力相等的原则把两个子系统的振动微分方程耦合起来。利用有限元分析软件ANYSYS的二次开发语言APDL编写了求解车桥系统耦合振动微分方程的迭代计算命令流。以桥面不平顺为激振源,分析了主跨为550 m的福建长门大桥当多车辆通过时在各级桥面不平顺情况下的动力响应。计算结果表明,随着桥面不平顺程度的增加,桥梁结构和车体的动力响应均呈非线性增大,其中桥梁主跨跨中位移、主跨最外侧拉索应力和车辆加速度变化显著。     

珩磨缸孔表面粗糙度超差问题分析

表面粗糙度是发动机气缸孔珩磨加工的关键控制特征。为研究缸孔表面粗糙度超差问题的发生原因,对实际生产中的问题案例进行了分析,得到了珩磨油石、珩磨参数和石墨脱落对缸孔表面粗糙度的影响关系,并提出了对应的解决方法,同时就石墨脱落导致缸孔表面粗糙度超差提出了判断依据及接受标准。研究结果可作为珩磨加工中缸孔表面粗糙度控制的参考。     

路面不平度再现方法研究

根据不平路面的统计频域特性,再现出时域信号对汽车平顺性的研究起着重要作用。介绍了描述路面不平度的模型,在此基础上,详细阐述了近年来广泛使用的几种路面不平度的重构方法的原理和实现方法,利用计算实例对它们的优缺点进行了比较。     

基于惯性基准的激光路面平整度检测系统研究

依据1/4车模型,分析了基于惯性基准的路面平整度检测方法,给出了采用激光测距仪和加速度传感器的输出信号获得待测路面纵断面相对高程的计算公式,实现了多路数据的同步采集与联合处理,介绍了对传感器输出信号的数据处理方法.通过与精密水准仪测量方法进行对比试验,结果表明基于惯性基准的检测方法在路面平整度检测中是可行的.     

由国际平整度指数模拟路面不平度方法研究

为了将实测得到的国际平整度指数IRI值引入到路面不平度模拟中,从而在车一路或车一桥相互作用的耦舍体系中更准确地模拟由路面不平度引起的车辆动荷栽,提出了一种通过实测IRI值得到该段路路面不平度的方法.由IRI的计算方法入手,通过建立1/4车模型来分析路面不平度的输入和车辆、地面的振动响应,并通过路面不平度标准差与IRI的关系等式作为中介,将IRI引入到路面不平度的模拟中,采用周期图表法,利用功率谱密度函数和傅立叶逆变换,进一步模拟出路面不平度.最后进行了实例模拟,通过程序分析,验证了该方法的有效性.     

路面随机谱激励的数值计算方法及统计特征

对路面随机谱激励的3种白噪声输入及由其计算输出的2种数值方法进行了比照,分析了其统计特征.在正态分布、均匀分布和同余法产生的零均值白噪声的输入下,计算了基于标准路面等级输入的三角级数模型,以及基于实测数据的自回归模型的路面随机谱激励.结果表明:3种白噪声的输入在时域上的频次与其子区间的长度正相关,路面随机谱激励幅值的频次特征决定于其分布类型,且由此具备不同统计特征;均匀分布宜作为三角级数法的随机相位角输入;路面不平度系数的大小决定了幅值频次和路面功率谱密度的分布区间.     

路面不平度数学模型的研究进展

分别阐述了路面不平度的功率谱分析模型、时间序列分析模型、分形分析模型及小波分析模型,对每一种路面模型进行了系统评价,并指出了路面不平度研究发展方向。