考虑弹性支撑边界条件的电动汽车-路面系统机电耦合振动特性分析

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量大导致轮胎动载荷增加,并且电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励,进一步加剧车轮振动引起垂向振动负效应的问题。鉴于此,考虑电机的电磁激励,建立了电动汽车-路面系统的机电耦合动力学模型,推导了弹性支撑边界条件下路面结构的模态频率和振型表达式,以及路面振动引起的二次激励。计算了简支与弹性支撑边界条件下的路面模态频率,根据频率分布进行了截断阶数选取,并分析了边界条件、电机激励和车速对路面响应的影响。在此基础上,研究了不同行驶速度、路基反应模量及路面不平顺幅值下,激励形式对汽车车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的影响。结果表明：路面不平顺幅值越小,弹性支撑对路面响应的影响越大,弹性支撑边界条件下的路面响应较小,电机激励会引起路面响应的增加;弹性支撑边界条件下,路面不平顺幅值和路基反应模量越小,考虑路面不平顺、路面二次激励和电机激励的三重综合激励对电动汽车响应的影响越大,激励形式对轮胎动载荷的影响最大,对车身加速度的影响次之,对悬架动挠度的影响最小;电机激励导致轮胎动载荷增加,对路面破坏和寿命产生的负效应不容忽视。所建电动汽车-路面系统机电耦合模型及研究思路可为电动汽车垂向动力学分析提供参考与理论支持。     

大跨曲线与直线刚构桥水平双向多点地震反应分析对比

利用多维多点激励的反应谱法对某大跨曲线刚构桥进行了水平双向多点地震反应分析,与相同结构尺寸的直线桥进行对比分析.结果表明:多点激励对于桥墩受力是有利的,减少了桥墩顺桥向响应,且对横桥向响应影响不大;直线桥和曲线桥在水平双向多点激励下桥墩受力相差不大.多点激励对主梁的地震响应是不利的,较大地放大了主梁的地震响应,尤其对主...     

松软路面突变性对车辆垂向振动的影响

为了在越野行驶车辆平顺性仿真系统中实时动态反映车辆的振动特性,提出了基于小波变换的松软越野路面突变性描述方法并分析突变性对车辆垂向振动的影响。通过小波变换对路面奇异点进行测定和定位,把越野车辆平顺性仿真系统看作是在有限时间内受到随机载荷激励的动力系统,分析其受路面突变载荷的车辆的垂直振动响应方差。结果表明,小波变换能较准确地判定路面奇异点并对其定位,可为越野车辆平顺性虚拟测试系统提供路面随机输入。     

车路环境耦合作用下侧向动力学模型可靠性估计

车辆侧向动力学旨在研究车辆主动安全的预测和控制。根据道路环境激励载荷对车辆侧向动力学的影响,建立车路环境耦合动力学模型,综合考虑车辆动态参数、道路和外部环境参数建立车辆危险状态极限方程。在此基础上,根据激励载荷作用下的参数摄动分布函数,求解车辆动态系统的可靠性,进而采用蒙特卡洛方法对模型求解进行验证。结果显示该模型具有良好的准确度。最后,实例分析了在道路环境激励载荷作用下车辆侧向动力学响应特性。     

行波效应对超大跨径多塔斜拉桥地震响应的影响

以某跨海工程2×1 500m三塔斜拉桥设计方案为背景,采用非线性时程分析方法,考虑多点激励地震输入,研究了多点激励行波效应对超大跨径多塔斜拉桥的地震响应影响,比较了不同地震视波速和地震动频谱特性对桥梁结构地震响应的影响规律。结果表明,对于超大跨径的多塔斜拉桥,多点激励行波效应对其地震响应有显著影响,行波效应对超大跨径多塔斜拉桥地震响应的影响受地震动频谱特性的影响较大,对于超大跨径多塔斜拉桥的抗震设计仅考虑一致激励输入是不合理的。     

非一致地震激励下大跨斜拉桥非线性响应计算

基于随机过程理论关于幅值、相位与功率谱的关系式,采用二维相干非一致激励功率谱模型,根据场地地震动参数合成人工地震波,考虑波动传播效应和多点激励效应,分析了某座跨长江的大跨度斜拉桥在地震激励下的空间非线性响应特性,计算了桥梁结构关键部位在地震力作用下的响应特性,并与一致激励下对应响应量进行了比较。认为非一致激励下大跨斜拉桥关键部位的某些响应量大幅增加,反应了进行非一致响应分析的必要性。     

非一致地震激励下大跨度斜拉桥空间响应分析

基于二维相干非一致激励功率谱模型,采用随机过程理论关于幅值、相位与功率谱的关系式,根据场地地震危险性评价和设计地震动参数合成人工地震波,考虑波动传播效应和多点激励效应,分析了某座跨长江的大跨度斜拉桥在地震激励下的空间非线性响应特性,计算了桥梁结构关键部位在地震力作用下的响应特性,并与一致激励下对应响应量进行比较,认为非一致激励下大跨斜拉桥关键部位的某些响应梁大幅增加,反应了进行非一致响应分析的必要性.     

非一致激励下大跨斜拉桥的随机地震响应分析

基于平稳随机地震动场理论,对大跨度斜拉桥进行非一致激励下的平稳随机地震响应分析。以金塘大桥主通航孔桥为研究对象建立有限元模型,采用多点平稳随机地震响应分析方法,数值仿真了该斜拉桥在纵桥向、横桥向和竖向多点激励下的地震响应,研究了地震动的空间变化,包括部分相干效应和行波效应以及视波速变化对大跨度斜拉桥地震响应的影响。数值分析结果表明：非一致激励下斜拉桥的内力和位移有较大改变,地震动的行波效应影响比部分相干效应的影响更大,地震动的空间变化对纵桥向激励有利,对横桥向激励影响较小,对竖向激励影响很大且不利。对大跨度斜拉桥,必须进行多点地震激励的响应分析。     

多点虚拟激励法在整车随机振动分析中的应用

建立了9自由度整车模型,从理论上论述了多点虚拟激励法.构造了路面对整车的路面虚拟激励,求取了汽车虚拟振动响应量,并由此算出了汽车真实振动响应量的功率谱密度.结果表明,虚拟激励法在汽车随机振动分析中的应用和傅里叶分析方法同样有效,却简单得多.     

非一致地震激励下大跨度斜拉桥空间响应分析

基于二维相干非一致激励功率谱模型，采用随机过程理论关于幅值、相位与功率谱的关系式，根据场地地震危险性评价和设计地震动参数合成人工地震波，考虑波动传播效应和多点激励效应，分析了某座跨长江的大跨度斜拉桥在地震激励下的空间非线性响应特性，计算了桥梁结构关键部位在地震力作用下的响应特性，并与一致激励下对应响应量进行比较。认为非一致激励下大跨斜拉桥关键部位的某些响应粱大幅增加。反应了进行非一致响应分析的必要性。     

Tire Lateral Force Estimation Using Kalman Filter

As for the tire analysis, lateral tire force is a fundamental factor that describes the stability of vehicle handling. Attempts to analyze the vehicle stability have been made based on various objective test methods and some specific factors such as yaw, lateral acceleration and roll angle. However, the problem to identify which axle is lack of the tire grip at a certain situation still remains. Since indoor tire force measurement system cannot represent a real road and vehicle conditions, tire force measurement through a real vehicle test is inevitable. Due to the high price of the tire force measurement device, tire force estimator can be an alternative toward cost reduction and device failure. In this paper, nonlinear planar full car model combined with tire model is proposed. Then, using discrete-time extended Kalman-Bucy filter (EKBF), individual tire lateral force are estimated with modified relaxation length model.     

轮胎空腔共振噪声与力传递率关系的试验研究

为研究轮胎空腔共振噪声特性及其评价方法,通过在轮胎内部充入空气与氦气,在内衬层粘贴不吸音泡沫和不同的吸音材料,对轮胎的力传递率特性与轮胎跌落噪声、室内转鼓噪声和实车道路噪声等空腔共振特性之间的关联关系进行试验研究。结果表明:轮胎内充入氦气与添加多孔吸音材料对轮胎力传递特性和轮胎空腔共振噪声有明显的影响,轮胎跌落噪声和室内转鼓噪声可有效反映轮胎空腔共振特性,轮胎力传递率峰值与空腔共振噪声峰值具有良好的一致性,据此提出了轮胎力传递率可表征轮胎空腔共振噪声的观点。     

基于车轮扭矩传感器的轮胎滚动阻力测试系统开发

应用车轮扭矩传感器开发了轮胎滚动阻力测试系统。介绍了在双滚筒上测试轮胎滚动阻力和阻力系数的原理、轮胎滚动阻力测试系统的构成及测试系统软件的开发。在赛欧SLX-AT轿车的驱动轮上对该系统进行了实车试验,结果表明,该测试系统可克服滚动阻力滑行测试法和反拖测试法的不足,提高轮胎滚动阻力的检测精度,为研究轮胎滚动阻力特性提供了新手段。     

摩托车轮胎碰撞分析

当摩托车发生碰撞时,前轮胎首先接受到冲击反作用力,这个力将对摩托车运行和骑乘者产生非常严重的后果。通过建立摩托车轮胎有限元模型来模拟摩托车轮胎的碰撞情况,将摩托车前轮胎受到的反作用力十分精确地计算出来,从而进行研究和分析。     

Direct tire force generation algorithm based on non-iterative nonlinear inverse tire model

The function of vehicle dynamics control system is adjusting the yaw moment, the longitudinal force and lateral force of a vehicle body through several chassis systems, such as brakes, steering and suspension. Individual systems such as ESC, AFS and 4WD can be used to achieve desired performance by controlling actuator variables. However, integrated chassis control systems that have multiple objectives may not simply achieve the desired performance by controlling the actuators directly. Usually those systems determine the required tire forces in an upper level controller and a lower level controller regulates the tire forces through the actuators. The tire force is controlled in a recursive way based on vehicle state measurement, which may not be sufficient for fast response. For immediate force tracking, we introduce a direct tire force generation method that uses a nonlinear inverse tire model, a pseudo-inverse model of vehicle dynamics and the relationship between longitudinal force and brake pressure.     

轮胎动力学特性仿真分析研究

分析了各种常用轮胎模型的特点与应用范围,根据汽车操纵动力学研究的需求,在Matlab环境下运用魔术公式建立了轮胎动力学模型,并对汽车轮胎力与纵向滑移率,纵向力、侧向力及回正力矩与纵向滑移率、侧偏角、外倾角、垂直载荷的关系等轮胎特性进行了仿真分析,实验结果表明,魔术公式轮胎动力学模型可以较好地模拟轮胎的动力学特性,适用于车辆动力学研究领域。     

基于车路系统的事故现场轮胎印迹强度参数化研究

为明确事故现场可视轮胎印迹强度与车辆动力学特性、轮胎橡胶磨损特征及道路表面灰度之间的关联特性,提出基于车路耦合的事故现场轮胎印迹强度参数化研究方法。通过结合动态滑动摩擦因数模型及轮胎非线性模型,建立车辆路面9 DOF非线性系统动力学模型,运用VBOX惯性测量技术验证模型的有效性。运用胎面磨损能量模型,从车路系统角度确定车辆、轮胎和路面特性对轮胎全局摩擦力及胎面磨损特性的影响。结合印迹强度特征模型提出轮胎印迹强度参数研究方法,选取不同制动、转向角工况及3组路面、胎面特性对轮胎路面接地力学特性、胎面橡胶磨损量、可视轮胎印迹特征进行仿真分析。结果表明：印迹强度仅与全局摩擦力大小有关,与轮胎路面滑移方向无关;滑移工况下胎面橡胶磨损量随着全局摩擦力和滑移速度的增大而增大,而印迹强度变化不明显;制动力矩和道路表面灰度对产生可视轮胎印迹起决定作用,转向角主要影响不规则可视轮胎印迹的产生;前轮轮胎最先出现可视印迹,且可视印迹长度和强度均高于后轮轮胎;采取可视印迹起点作为事故车辆速度判定具有一定的误差,应根据具体情况进行具体分析;研究成果能够为基于可视轮胎印迹的交通事故重建提供理论基础。     

用于公路车-桥系统振动分析的精细化轮胎模型

为了解决当前公路车桥耦合振动模型中轮胎模型过于简化、车轮-路面接触力与桥梁响应计算结果不够精确的问题,提出了一种精细化轮胎模型.首先基于车辆橡胶轮胎的几何、力学特征,建立了径向弹簧力学模型并进行了理论推导;然后考虑轮胎与路面接触面的刚度分布特征和高速状况下轮胎的惯性力,提出了轮胎接触面分布刚度的计算方法,保证了轮胎接触...     

Drive control system design for stability and maneuverability of a 6WD/6WS vehicle

This paper describes a drive controller designed to improve the lateral vehicle stability and maneuverability of a 6-wheel drive / 6-wheel steering (6WD/6WS) vehicle. The drive controller consists of upper and lower level controllers. The upper level controller is based on sliding control theory and determines both front and middle steering angle, additional net yaw moment, and longitudinal net force according to the reference velocity and steering angle of a manual drive, remotely controlled, autonomous controller. The lower level controller takes the desired longitudinal net force, yaw moment, and tire force information as inputs and determines the additional front steering angle and distributed longitudinal tire force on each wheel. This controller is based on optimal distribution control and takes into consideration the friction circle related to the vertical tire force and friction coefficient acting on the road and tire. Distributed longitudinal/lateral tire forces are determined as proportion to the size of the friction circle according to changes in driving conditions. The response of the 6WD/6WS vehicle implemented with this drive controller has been evaluated via computer simulations conducted using the Matlab/Simulink dynamic model. Computer simulations of an open loop under turning conditions and a closed-loop driver model subjected to double lane change have been conducted to demonstrate the improved performance of the proposed drive controller over that of a conventional DYC.     

轮胎动刚度和阻尼特性的研究

本文通过轮胎动态实验，采用多元逐步回归技术对实验结果进行了分析，给出了轮胎弹性力与轮胎变形，激振频率之间，以及轮胎阻尼力与轮胎变形速率，激振频之间的关系，分析了充气压力，振幅及滚动速度对轮胎刚度和阻尼特性的影响。