车桥耦合振动的非平稳桥面激励的模拟

目的推导非平稳桥面激励的瞬时功率谱表达式,研究一维单变量非平稳桥面激励的生成方法,并分析非平稳桥面激励对车桥耦合振动系统的影响.方法基于经典Wigner谱理论,采用频谱表示法生成一维单变量非平稳桥面激励随机过程,并用改进Littlewood-Paley小波验证非平稳桥面激励数值模拟结果的有效性.结果车辆变速行驶所引起的桥面不平顺激励非平稳特征明显,其数值模拟结果的时变功率谱与理论功率谱吻合较好,充分说明了文中非平稳桥面激励生成方法的有效性和实用性.结论车辆行驶速度对桥面不平顺激励的幅值影响较大,匀速行驶的桥面激励幅值上下波动幅度大小接近,而减速行驶的桥面激励幅值变小,加速行驶的桥面激励幅值变大.非平稳桥面激励的车辆和桥梁振动响应大于平稳激励;相同的初始速度,车辆和桥梁的振动响应不随车辆加速度的提高而增大;相同的加速度,车辆振动响应随初始速度的提高有较大的波动,桥梁振动响应随初始速度的提高而增大;为保证桥梁运营安全和车辆乘坐的舒适性,应避免在桥上加速行车,特别是较大跨度的桥梁,其跨径越大,非平稳激励的车辆和桥梁振动响应就越大.     

基于逆虚拟激励法的车辆动载的识别

采用逆虚拟激励法进行车辆行驶随机动载的识别,使用确定性方法求解了车辆平稳行驶动载的识别问题.即已知车辆振动响应的自谱与互谱,在反求路面激励功率谱的基础上,求出车辆行驶动载.并通过计算机模拟识别动载.研究结果表明,根据前轮的响应模拟出的车辆随机动载能较好地反映车辆在不同速度,不同路面上的变化.逆虚拟激励法在求解车辆随机动...     

基于逆虚拟激励法的随机路面谱的识别方法

采用逆虚拟激励法对随机路面谱的识别方法进行了理论推导,并用确定性方法求解车辆平稳随机振动路面谱的识别问题.求解过程中通过给定车辆振动响应的自功率谱和互功率谱,反求路面激励功率谱,然后再计算得出车辆对路面激励的振动响应功率谱.通过模拟仿真,对比了计算路面谱与实际路面谱的差异,验证了推导结果的有效性.研究结果表明,逆虚拟激励法在求解车辆振动响应路面谱方面,具有很好的求解精度和计算效率.该方法为车辆振动平顺性的研究提供了新的思路和方法,具有很好的应用前景.     

非平稳随机激励下悬架系统动态频域分布研究

车辆在变速行驶状态下所受路面激励是非平稳随机过程;针对此状态下悬架系统动力学响应在时域和频域分布问题,基于车速参数通过线性时变系统法建立车辆所受路面激励模型。提出"动态频域"概念,建立1/4悬架系统模型。利用精细积分法研究车速变化导致的车身振动响应峰值频带变化特性,揭示非平稳随机激励下系统响应动态频域分布规律。研究可为非平稳随机振动变频域控制与应用提供理论参考,并为提高车辆在复杂行驶工况下的运行品质提供一种新的思路。     

重车各轮相干桥面激励的桥梁随机振动

为了研究重车各轮相干桥面不平顺激励对桥梁振动响应的影响,首先根据车辆左右轮的相干函数关系和前后轮的时间滞后关系,推导重车各轮桥面激励输入的功率谱矩阵,建立多轮多点桥面不平顺激励的频域模型。然后,以1辆四轴重车为研究对象,基于虚拟激励法分析重车各轮相干桥面激励对1座连续T梁桥振动响应的影响。研究结果表明:重车各轮相干增大了桥面不平顺的激励强度,引起桥梁振动响应的增加,且桥梁振动响应随着相干强度的提高而增大;不同相干函数模型的桥梁振动响应大小各不相同,但都能反映重车各轮相干桥面激励的桥梁振动响应规律;车辆各轮同步激励的桥梁振动响应最大,车辆各轮桥面激励相干的桥梁振动响应次之,而仅考虑重车各轮桥面激励时间滞后的桥梁振动响应最小;非平稳桥面激励的桥梁振动响应大于平稳激励,重车行驶的加速度和初始速度越大,桥梁振动响应就越大;不同荷载工况下,重车荷载直接作用的T梁振动响应大于非直接作用的T梁;桥梁振动响应随着桥面路况的恶化而增大,振动响应的均方根值成倍增加;多轴重车对桥面不平顺激励很敏感,相同的车辆载重量,桥梁振动响应随车辆轴数的增加而增大,且整体车引起的桥梁振动响应大于拖挂车。该研究结果不仅可为桥梁的建造和管养提供参考,而且为重车过桥的限速和限重提供了理论依据,充分表明加强桥面养护的必要性。     

基于逆虚拟激励法的整车平顺性

建立了8自由度整车的系统模型和数学模型,使用逆虚拟激励法在路面激励谱密度未知和车轮的垂直振动响应谱密度已知的情况下,计算出了整车车辆的车身垂直加速度功率谱密度、悬架动挠度和车轮相对动载.并用MATLAB语言编制了仿真程序,对确定路面上和未知路面上的平顺性分析结果进行了比较,结果表明在未知路面上采用逆虚拟激励法研究车辆的平顺性是可行的.该方法简单易懂,避免了构建路面激励的难题,在汽车振动领域值得推广.     

多点输入下大跨空间网格结构的非平稳响应分析

将地面运动加速度表示为调制函数和零均值的平稳随机函数的乘积,并与虚拟激励法相结合,计算了大跨空间网格结构在这种激励下的时变功率谱和时变方差响应,并考查了多点输入和一致输入下结构非平稳响应的差异和多点输入下结构平稳和非平稳响应的差异以及视波速、结构跨度和阻尼比等对其差异的影响.同时,计算还表明虚拟激励法是一种高效且精确的方法,非常适合分析大跨度空间网格这样复杂结构在多点输入下的非平稳随机地震响应.     

车辆随机振动稳定性分析

以1／4车辆两自由度模型为研究对象,研究了线性与非线性悬架系统车辆行驶的稳定性．在线性悬架系统中,利用虚拟激励法推导出车辆加速度功率谱密度函数表达式,借助MATLAB仿真分析了当车辆各参数在一定范围内变化时车辆行驶的平顺性．当车辆悬架刚度、阻尼等分别作为随机参数,且参数服从正态分布时,利用四阶Runge—kutta数值方法,对非线性悬架系统的动力学行为进行了数值仿真．仿真结果表明,合适的悬架参数,可以有效控制车辆的振动,应当重视车辆线性与非线性悬架参数的选取．     

路面激励相干函数对车桥系统随机振动响应的影响

采用虚拟激励法建立多点输入相干激励车桥耦合随机振动模型,研究路面不平顺相干函数对车桥耦合系统振动响应的影响.将三轴自卸汽车离散为三维九自由度弹簧-质量-阻尼体系,桥梁离散为板-壳实体单元,考虑路面输入激励的相干性,研究Naryanan相干函数、Dieter相干函数和Zhang相干函数对车桥耦合系统振动响应及频谱特性的影响.研究结果表明:不同的相干函数对位移均方根和加速度均方差的影响效果不同;相干函数仅影响共振能量大小,不改变路面激励与车桥耦合系统的共振频率;研究车桥耦合随机振动响应时,路面激励相干函数对桥梁振动响应的影响可不计,但对车辆振动响应的影响不可忽略.     

横向互联空气悬架客车的平顺性和操稳性研究

为研究横向互联空气悬架对车辆行驶平顺性和操纵稳定性的影响,建立横向互联空气弹簧的Simulink仿真模型,将弹簧力引入到使用ADAMS软件建立的某型客车的多体动力学模型,将两者整合为横向互联空气悬架客车的联合仿真模型,并通过实车试验验证了仿真模型的准确性。利用仿真模型,分别对横向互联空气悬架客车和非互联空气悬架客车进行平顺性和操纵稳定性研究。研究结果显示,在随机路面输入仿真工况下,与非互联空气悬架客车相比,横向互联空气悬架客车的车身质心处加权加速度均方根值改善约37.36%,表明横向互联空气悬架可有效地缓和路面激励造成的车辆振动,改善车辆的行驶平顺性;在稳态回转仿真工况下,相对于非互联空气悬架车辆,横向互联空气悬架客车的车身侧倾角增加约6.80%,车身侧倾度的评价计分结果也低于非互联空气悬架客车,表明横向互联空气悬架导致车辆在转弯过程中的侧倾稳定性较差,车辆的操纵稳定性受到不良影响;由横向互联空气悬架客车的操纵稳定性与行驶平顺性研究结果发现,横向互联空气悬架车辆的操纵稳定性与行驶平顺性存在矛盾,因此需要制定合理的控制策略,根据行驶工况实时对互联状态做出调整,以期在保障车辆操纵稳定性的同时,提升车辆的行驶平顺性。     

弹性圆拱在非平稳水平随机地震作用下的伽辽金法

应用虚拟激励法与伽辽金法相结合,分析弹性圆拱在非平稳水平随机地震作用下的随机响应问题.在建立圆拱动力平衡微分方程的基础上,通过选取适当的试函数,将动力平衡方程转化为线性常微分方程组.通过设定虚拟荷载,按确定性方法求解响应量的时变功率谱密度的近似解,并进一步求出响应的方差和各阶谱矩.由于采用较少的试函数就能获得较高的精度,大大提高了计算效率.     

某大型运输车的时域平顺性仿真分析

为解决某大型运输车在运输过程中,车载精密仪器振动过大而影响其使用性能的问题,基于拉格朗日原理,建立了某大型运输车仪器-车-路耦合的19自由度振动动力学模型;利用白噪声模块,构建了随机路面激励时域模型;采用时域分析方法,分析了路面不平度、车速以及仪器悬置刚度阻尼对仪器振动加速度影响.并采用粒子群算法,对相关参数进行优化.研究表明:通过提高路面等级、选择适当的行车速度、适当的降低仪器悬置的刚度和阻尼,能够有效降低仪器的振动加速度,提高大型运输车的平顺性.      

五自由度人-车-路耦合模型振动分析

通过人-车-路三者相互作用的关系,建立了五自由度人-车-路耦合振动模型;利用牛顿法建立五自由度人-车-路模型的振动微分方程,运用MATLAB/SIMULINK软件对数学模型进行转化获得仿真模型。基于行驶车速和路面不平度激励,分析了五自由度耦合模型系统的振动特性,给出了相应变量的位移、速度和加速度响应曲线。研究成果对汽车的乘坐舒适性分析具有一定的指导意义和参考价值。     

垂直发射飞行器地面风荷载响应

垂直发射飞行器竖立在发射台上时,往往要受到地面风的作用,这将引起飞行器的振动响应,并影响到发射前的准备工作。将垂直发射飞行器简化为圆柱形悬臂梁,利用随机振动理论,建立了飞行器任意风向的响应。并对CZ—2、土星IB气动弹性模型在地面风荷载下的动态响应进行工程计算,与试验结果有良好的一致性。     

超限车横向振动最大偏移量计算的方法

根据随机振动和系统理论，以普通平车为例建立了计算车辆横向振动最大偏移量的数学模型；通过实例计算了超限车横向振动最大偏移量，分析了其影响因素，并验证了模型的可靠性，对于列车提速后的超限货物运输组织工作具有重要的参考价值     

准高速客车横向振动最大位移计算

应用随机振动理论，对三辆准高速一等客车横向振动最大位移进行了计算，理论计算的最大位移值可作为制定高速机车车辆限界的参考依据．     

车辆-地面结构系统动力学研究

将车辆与地面结构视为综合体系，用数学模型描述车辆与地面结构接触面的平整度，建立随机场；研究在随机振动激励下发生的车辆对地面结构的各种运动荷载；分3种情况研究各种运动荷载作用下各类地面结构的动力响应。此项成果完全改变了过去以稳态点源荷载，甚至以静力荷载作为动力源，又将车辆和地面结构分形，进行单项研究等不符合实际的研究方法，从而开创了车辆－地面结构动力学理论的新体系。     

Analyzing Nonstationary Random Response of a SDOF System under the Evolutionary Random Excitation by Wavelet Transform

For evolutionary random excitations, a general method of analyzing nonstationary random responses of systems was presented in this paper. Firstly, for the evolutionary random excitation model, the evolutionary power spectrum density function （EPSD） of a random excitation was given by wavelet transform. Based on the EPSD, the nonstationary responses of a SDOF system subjected to evolutionary random excitations were studied. The application and validity of presented method were illustrated by numerical examples. In numerical examples, the recently developed stochastic models for El Centro （1934） and Mexico City （1985） earthquakes which preserve the nonstationary evolutions of amplitude and frequency content of ground accelerations were used as excitations. The nonstationary random mean-square responses of a SDOF system under these two excitations were evaluated and compared with simulated results.