冲断区域车-路间接触力及其影响因素研究

车辆经过连续配筋混凝土路面(continuously reinforced concrete pavement,CRCP)冲断区域时会上下振动,从而导致车-路间接触力发生变化,该变化加快了路面破坏,并危及行车安全。为了分析车辆经过冲断区域时车-路间接触力情况,文章建立了冲断区域人-车-路耦合振动模型,并利用传递矩阵法和Matlab软件对振动方程进行求解,获得车-路间接触力随时间的变化规律。同时分析多个冲断区域、行车速度、冲断区域台阶高度、路面纵坡坡度、路面板大小和上下坡等参数对车-路间接触力大小的影响。研究结果表明:一定条件下,车辆经过冲断区域0.19s时车-路间接触力最大,其值为67.69kN,车辆经过冲断区域0.58s时,车-路间接触力最小,其值为26.35kN;行车速度、冲断区域台阶高度、路面纵坡坡度和上下坡对车-路间接触力影响较大。     

基于改进迭代模型的车-桥耦合系统竖向随机振动研究

采用改进的车-桥耦合系统迭代计算模型,建立了基于虚拟激励法(PEM)的列车-轨道-桥梁竖向随机振动分析模型.采用虚拟激励法将轨道不平顺精确地转化为一系列竖向简谐不平顺的叠加,并运用分离迭代法求解车-桥耦合系统振动方程.以CRH2高速列车通过5跨简支梁桥为例,对改进的车-桥耦合系统迭代计算模型的计算精度和效率进行了验证.结果表明:在保持与传统模型相同计算精度的前提下,改进模型能使计算效率提高5倍左右.通过对列车-轨道-简支梁桥竖向随机振动响应中确定性激励引起的均值和轨道不平顺引起的均方根进行分析可知:桥梁竖向位移主要受列车自重控制,轨道不平顺引起的桥梁竖向位移影响很小;桥梁和车体竖向加速度受轨道不平顺影响显著,改善线路条件能有效提高列车的乘车舒适性;同时,车速越高,桥梁和车辆随机响应的均方根越大,由轨道不平顺引起的耦合系统振动响应的离散度越大.     

基于预先补偿和全状态反馈控制的车-轨耦合振动抑制

以高速磁浮列车为研究对象,探讨了弹性轨道下的车-轨耦合振动问题。建立了能反映实际问题的车-轨耦合最小悬浮单元模型,并进行了开环系统稳定性和耦合振动机理分析。以弥补比例-积分-微分（PID）控制器有效信息利用不足为出发点,设计了基于预先补偿的全状态反馈控制器。通过仿真分析了反馈增益矩阵对系统跟踪性能和振动抑制能力的影响,提出了适当降低对悬浮间隙的要求换取振动抑制能力提升的思路。进一步分析了反馈系数对悬浮系统性能的影响规律,基于此得到了优化的预先补偿和全状态反馈控制框架。最后,通过实验验证了基于预先补偿的全状态反馈控制对抑制车-轨弹性耦合振动的有效性。     

1/4车-路耦合动力学模型研究

将车辆简化为1/4车模型,路面结构视为地基梁或地基板,建立车-路耦合动力学模型;通过引入动态接触算法,采用直接积分法求解,比较了车-路耦合动力学模型与静力模型结果的差别;讨论了两种模型在车辆非悬挂系质点垂向加速度、车-路耦合作用力、路面板动弯沉、动应变、接缝嵌缝料剪切应变和接缝传荷效率等的异同.结果表明,两种模型的非悬挂质点垂向加速度、车-路耦合作用力、路面板动弯沉和接缝嵌缝料剪切应变等具有较好的一致性,在动应变及接缝传荷效率等方面有一定差异;地基板模型可很好地模拟移动车辆作用下混凝土路面结构的动态响应,而地基梁模型可高效地用于路面结构的接缝传荷、嵌缝料振动模拟.建立的模型可用于水泥混凝土路面动态响应分析和路面性能评价.     

高速磁浮车-轨耦合系统动态机理与振动响应

对高速磁浮车-轨耦合系统进行动态机理和振动响应研究。首先,对高速磁浮中的各类耦合关系进行建模;其次,分别分析了动态和静态条件下的车-轨耦合作用机理;然后,建立了高速磁浮车-轨耦合动力学有限元模型;最后,对磁浮列车高速通过桥梁时轨道梁、功能件的动力响应和车-轨共振速度进行分析。结果表明：高速运行时车-轨作用频率不同,长时间共振速度下运行时车-轨振动明显增大;若桥梁动力放大系数小于1.2,则基频比最小值为1.16;若桥梁动力放大系数小于1.3,则基频比最小值为1.04。     

考虑人体动力学模型的座椅自适应控制

为了研究车身振动对人体产生的影响,根据人-车-路系统之间的相互作用关系,建立二分之一人体-车辆-路面九自由度动力学模型.将一种多通道FxLMS自适应控制算法PM-MFxLMS应用于座椅振动主动控制中,在Matlab/Simulink中,建立人-车-路振动主动控制模型,并分别对被动控制、传统FxLMS算法和PM-MFxLMS算法的控制效果进行仿真对比.结果表明:低频振动(0～20 Hz)会导致人体产生共振,采用振动主动控制可以降低共振峰值,改善乘坐舒适性;与传统FxLMS算法相比,PM-MFxLMS算法具有较好的收敛性和稳定性.     

基于PTMD的双主梁钢-混组合梁桥车-桥耦合振动控制

针对双主梁钢-混组合梁桥车-桥耦合振动问题,文章以某高速公路路段1座4×35 m双主梁钢-混组合梁桥为例,设计一种通过调谐质量块与黏弹性层之间的碰撞来耗散能量的碰撞调谐质量阻尼器(pounding tuned mass damper, PTMD),以减小车辆引起的桥梁振动;结合桥梁和车辆的运动方程,建立车-桥-PTMD耦合系统运动方程;考虑路面条件,基于三维车辆模型、桥梁模型和PTMD系统建立车-桥-PTMD耦合系统的仿真模型,以研究该装置的减振效果。结果表明,该文研究的PTMD对钢-混组合梁桥的车-桥耦合振动有明显的抑制效果,且随着其质量比的增大,减振效果有显著提升。     

闭式压力机冲裁过程中的振动分析

本文对闭式压力机冲裁时的振动问题进行了探讨。文中以Ｊ３６－８００Ｂ压力机为例，建立了五自由度力学模型，自编程序进行理论计算，理论计算值与实验测试值吻合较好。所建立的五自由度力学模型优于以往的二自由度力学模型，采用的计算方法与计算程序可以模拟压力机及其它锻压设备的冲裁工艺，所获数据可为采取减振、隔振措施提供参考。     

人群-桥梁耦合振动研究及参数分析

根据交通流和生物力学的研究成果,将人体视为具有质量、刚度、阻尼的两自由度系统,建立了人群过桥时人群-桥梁耦合系统的动力学模型,分析了人群对耦合系统动力特性的影响,研究了不同行走模式时人群-桥梁耦合系统的动力响应和人致振动参数敏感性.结果表明:人群使耦合系统产生了附加振型;人群集度和位置对耦合系统的动力特性影响较大;行走人群对桥梁动力响应的影响主要取决于人群行走的频率是否与结构竖向基频相接近,以及人群行走步调是否相接近;人群集度和行走速度对人群-桥梁耦合系统的动力特性均有不同程度的影响.文中模型避免了计算人群与桥梁的耦合振动时参数取值的任意性.     

鼓式制动器非线性低频振动的稳定性分析

为研究汽车在制动过程中的低频振动,提出了一个五自由度非线性模型,并对五自由度模型进行了稳定性分析.通过分析和计算,不仅说明了在一定的参数组合情况下即使是恒定的摩擦系数系统也会不稳定,而且给出了各种参数组合情况下参数平面上系统的稳定与不稳定区域,以此说明了在一定范围内增大底板的等效刚度可以提高系统稳定性.     

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响研究

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。本文以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。     

全电直驱集成动力系统扭振固有特性灵敏度分析及动力学设计

为全面掌握纯电动汽车动力传动系统扭振固有特性,提高系统的平顺性,对系统扭振特性进行深入研究,以一种新型全电直驱集成动力传动系统为研究对象,提出了综合考虑电机电磁刚度、齿轮时变啮合刚度等因素耦合作用的建模方法,建立并验证了8自由度力学分支模型,计算和分析了系统的固有频率和振型;基于直接求导法对固有频率进行灵敏度分析,改进了集成系统特征参数,并联合仿真分析了参数优化前后系统的动态变化。结果表明:考虑电磁刚度可得到"零阶"固有频率,能呈现丰富的动力学现象;低阶振动表现在车轮、车身位置,高阶振动表现在变速器部分。基于灵敏度分析结果,系统对应的临界转速5 097 r/min,超出了常用转速范围;电机轴角加速度频域响应最大波动幅值减小了25.9%,整体波动幅值明显减小;变速器输出轴最大波动转速减小了0.26%。此研究成果可为机电耦合系统的固有特性与灵敏度分析提供理论参考。     

自行车行驶平顺性分析

本文根据随机振动理论建立了自行车行驶系统动力学模型。按ISO2631推荐的车辆行驶平顺性的评价方法,以载重车为例进行分析计算,绘出人体所受的垂直加速度响应曲线。结果表明,有效的减轻载重车的振动是十分必要的。     

用小波变换分析路面不平度及振动响应

运用小波变换方法，对车辆的振动响应与路面不平度的关系进行分析．根据路面样本值，运用ARMA模型建立路面不平度时间序列，建立1／2车辆平顺性模型．将路面不平度时间序列作为输入，分析汽车的振动响应．结果表明，将小波变换引入路面激励和汽车振动响应的分析中，可以清楚地了解信号的时频特性，识别车辆振动响应与路面不平度的关系，从而可以通过路面特性分析车辆平顺性能或由振动响应推断路面激励。     

自行车减振系统优化设计

在对自行车行驶平顺性分析的基础上,提出了农用载重车的减振设计方案,并对减振系统性能参数进行优化。为合理地设计减振自行车提供了理论依据和可靠的计算方法。     

风与车流联合作用下在役桥行车舒适性研究

现有基于风-汽车-桥梁耦合振动的行车舒适性研究中,较少考虑了车流随机性和路面等级退化因素,致使分析成果具有一定局限性.本文综合考虑了车流随机性和路面等级退化等因素,运用一种新的车辆和路面等级退化模型分析大跨度桥梁的振动及行车舒适性.建立一个包含座椅及车辆纵向振动的24自由度空间车辆模型;基于考虑邻近车辆影响的改进CA(Cellular Automation-元胞自动基)模型和路面退化模型,通过桥梁和车辆相互作用力关系,建立了风-车流-桥梁系统的耦合振动方程.数值计算表明:本文所提出的方法能够合理地模拟风-车流-桥梁系统的耦合振动,且驾驶员座椅模型的各向振动对行车舒适性有显著影响.     

Stewart六自由度并联平台动力学模型振动分析

为提高Stewart六自由度并联减振平台控制精度,采用力学分析、旋转矩阵等方法构建了减振平台的速度特性和加速度特性等动力学分析模型和Adams虚拟样机模型,并对该平台在瞬态激励下上端载物平台的位移输出情况、速度情况和加速度情况以及固有特性进行了振动仿真分析.结果表明:1)上端平台的响应较小,最大的位移出现在0.7s左右且能够很快地保持稳定;2)Stewart六自由度并联平台的一阶固有频率较小,低频特性较好,且在大范围的频率段范围内响应稳定.     

油气悬架的不确定性多目标优化

为改善某393t矿用自卸车的平顺性能,需要优化油气悬架的非线性刚度阻尼特性,建立了更符合工程实际情况的7自由度整车模型.考虑矿用车运输过程中整车质量与质心位置的不确定性,选取对目标函数影响较大的悬架刚度和阻尼系数作为设计变量,选取整车质心加速度和车身侧倾角、车身俯仰角以及悬架的动扰度和车轮的动载荷作为目标函数,利用基于薄板样条插值的高维模型(TPS-HDMR)构建设计变量与目标函数之间的近似模型.采用基于Pareto概念的多目标优化遗传算法进行优化,得到了最优Pareto解集.仿真结果表明:多目标优化可以同时改善11个目标的性能,提高汽车的平顺性.     

挖掘机动力总成悬置系统建模仿真研究

文章将液压挖掘机动力总成悬置系统置丁整机水平,研究其建模和振动特性;在ADAMS中建立包含动力总成和整机机架的12自由度模型,通过仿真,比较动力总成6自由度模型和12自由度模型的系统模态和振动特性,并获得系统12自由度模型的振动传递率,结果表明12自由度模型更接近实际情况;同时通过实验验证了该12自由度模型的正确性,为...     

基于虚拟激励法的变速行驶车辆振动分析

在虚拟激励法的基础上,建立了人车路垂向动力学模型和道路虚拟输入模型,推导了车辆非匀速行驶的时-空频率关系,得到了车辆非平稳响应的瞬时功率谱,应用Mathematic语言编制了四分之一人车模型的仿真程序,以简化模型为例,考察了变速车辆行驶的平顺性.数值仿真结果表明,虚拟激励法用于求解车辆振动响应,尤其是用于非平稳随机输入下的车辆振动分析,简便快捷,省时省力,能很好地反映汽车乘坐舒适性.