轮胎模态参数模型及滚动阻力模拟

在汽车工业产品虚拟开发中建立好的轮胎模型是一个瓶颈问题,需要发展直接利用轮胎模态参数对轮胎特性进行全面模拟的高度解析化的模型。该文在初步建立稳态滚动模型和计算方法,以及对垂直特性计入胎侧非线性刚度模型达到高精度的基础上,又引入花纹阻尼,形成轮胎滚动阻力定量模拟模型,得到在80 km/h推荐速度下滚动阻力系数为0.65%。为进一步表明所建模型及模拟方法的成功,将不同半径转鼓上的模拟结果和ISO 18164推荐的转鼓试验结果与转鼓半径的关系做比较,结果具有良好的一致性。轮胎滚动阻力的模拟结果可指导实践,模型及模拟方法可作为动态模拟的重要基础。     

用试验模态参数建立轮胎垂直接地动特性的平面模型

采用一种新的思想进行轮胎建模研究，即用试验模态参数建立轮胎动力学模型。模态参数通过对轮胎进行径向和切向激振试验获得，并用于构成轮胎的传递函数。静态特性计算运用零频率的传递函数。采用迭代算法计算了印迹长度及垂直载荷与摩擦力在纵向的分布。然后计算了考虑接地印迹长度的垂直接地动特性，并采用模态综合方法分析了车轮、悬架与车身组合系统的特性。研究显示了这种方法的可行性和优越性。     

利用试验模态参数研究轮胎与地面的接触

轮胎是汽车的关键部件，轮胎的模态参数反映其本质特性。用模态参数研究轮胎特性是合理的新方法，按照这一思路研究轮胎与地面的静态接触问题（静态对应于零频率），探讨其可行性。平面内轮胎模型被分成胎体和胎冠，由试验模态参数构成的传递函数表示胎体特性；弹性常数表示胎冠特性。将印迹离散为足够小的单元，地面的垂直反力和摩擦力是对轮胎的输入，在给定垂直静载荷下，采用迭代算法确定压力分布和胎体变形，理论的压力分布规律和数值都符合实际，证明可以用试验模态参数研究轮胎力学。     

轿车副车架模态分析与参数识别

在介绍结构模态试验方法的基础上,以桑塔纳２０００型轿车副车架为研究对象,采用锤击激励法和白噪声激励法进行了模态试验,又应用自编的３种模态参数识别软件作模态参数识别,并对识别结果进行误差分析。     

从自由模态试验提取约束结构模态参数的方法研究

研究了如何基于模态综合法实现自由试验边界与约束边界的转化。以矩形钢板为例进行理论研究,分别在自由与一端固定两种状态下进行模态试验,提取模态参数,并将自由试验获得的低阶模态频率构成主模态谱矩阵,而主模态振型和高阶剩余模态则由矩形板有限元模型提供,同时将约束条件等效为一种子结构,共同参与模态综合,完成自由试验结果到约束模态参数的转化。数值计算结果与试验结果一致,证明了基于模态综合理论并将试验模型和解析模型相结合的提取方法是可行的。     

利用测试得到的不完全复模态参数修改结构动力模型

本文提出一种由测试得到的不完全复模态参数修改结构动力模型的方法。该方法不需迭代计算,易于程序化,适用于含有一般粘性阻尼的复杂结构,可以实现对结构分析模型的质量、阻尼和刚度矩阵的最小变化修正,使其特征解与测试结果一致。文中通过一个数值计算例子说明了该方法的有效性。     

利用模态参数模型研究轮胎稳态侧偏特性

轮胎稳态侧偏特性模型是轮胎力学模型的一个重要组成部分。在静垂直模型基础上利用轮胎的侧向模态参数建立了轮胎稳态侧偏特性模型。对轮胎进行侧向激振试验得到轮胎的侧向模态参数,依据轮胎侧偏时印迹的几何变形及模态参数建模的思想,得到了侧向力分布。并由此推导出侧向力、回正力矩及侧偏刚度和松驰长度的计算表达式。计算在不同摩擦因数下的侧向力和回正力矩,结果与文献中的试验结果定性符合。而将结果转化为量纲为１的形式后与Ｆｉ－ａｌａ和桥石模型比较,结果表明两者拟合较好。     

利用计算结果与模态参数修正结构动力模型

本文针对有限元动力模型提出了一个新的修正公式。该公式充分利用了有限元计算的结果和实测模态参数,只需少数几阶固有频率和振型,即可对初始理论模型进行动态修改。通过模拟计算了一个四阶系统和对一个实际结构的修正,结果证实了所提出的方法的有效性。     

颗粒滚动阻力本构参数标定试验研究

针对颗粒滚动阻力本构参数难以通过阻力测量试验来直接标定，开展了两种离散元滚动阻力模型MDEM（modified discrete element method）和HDEM（hysteresis discrete element method）参数的试验标定方法研究。利用自由滚动颗粒的摆动过程建立了颗粒间滚动刚度系数K_r与滚动阻尼系数C_r的试验标定公式，搭建了激光位移传感器测量颗粒微振动的光学试验平台，通过测量试件摆动时程曲线实现了MDEM模型中K_r和C_r的标定；提出基于材料单轴循环拉伸试验的标定方法，利用颗粒本体材料加卸载循环作用下的滞回曲线实现了HDEM模型中的弹性滞后系数 β的标定。试验结果表明，该试验方法能够有效地标定颗粒间滚动阻力本构参数。     

基于有限元模型和模态参数的损伤识别

本文从特征值问题出发，结合结构系统的有限单元模型并引入单元损伤因子，导出了求解单元损伤因子的方程，从而可以确定结构的损伤位置和损伤程度。利用简支梁进行了数值模拟，建立了简支梁的有限单元模型，用不同单元弹性模量的降低来模拟各种不同的损伤工况，并对每种工况进行了损伤位置和损伤程度识别，数值模拟结果同实际情况吻合很好。     

平衡实现时域法模态参数辨识的探讨

本文讨论平衡实现法(BR)对时域信号进行分析的过程,通过算例将该法与理论计算结果进行比较,结果表明,本文讨论的方法具有较高的计算精度,对实测信号进行分析的结果可靠性较高.     

楔横轧轧制螺旋齿形件力能参数的影响因素

针对楔横轧轧制螺旋齿形轴类件的成形过程复杂、轧制力与轧制力矩等力能参数受轧制条件以及工艺参数的影响规律复杂等问题,采用DEFORM-3D有限元软件模拟楔横轧轧制螺旋齿形件的成形过程,分析不同工艺参数对轧制力和轧制力矩的影响规律。在H630楔横轧机上进行轧制实验,分别采用AD7202压力传感器和TorqueTrak9000扭矩仪测试轧制过程中轧制力和轧制力矩,进而验证各工艺参数对力能参数的影响规律。研究结果表明:轧制力和轧制力矩随轧制温度的升高而减小,随齿高变化率、轧制速度以及轧辊直径的增加而增加,其中,轧制温度对力能参数的影响最明显,齿高变化率和轧制速度的影响次之,轧辊直径的影响最小;进行轧机设计时,为了确保轧机承受足够大载荷,一般选取较低的轧制温度、较大的齿高变化率和较大的轧制速度。     

有限元模型修正中处理不完备实测模态参数的方法研究

首先介绍了实、复模态参数的基本理论。其次介绍了有关实测模态参数的识别及估计方法。然后阐述了2种广泛应用于处理不完备实测模态参数的重要技术——模型缩聚技术和扩展技术,并揭示了它们之间的内在联系。最后介绍了2种应用不广泛但具有一定理论价值的用于处理不完备实测模态参数的方法。     

工程结构模态的连续型随机子空间分解识别方法

环境振动识别方法利用结构的输出信号识别结构的模态参数,主要的识别方法有时间序列分析法、ERA(eigensystem realization algorithm)法和随机子空间法,这些方法均基于离散模型．基于连续随机子空间模型,本文给出了一种识别大型工程结构模态参数的方法．运用SVD(singular value decomposition)分解将含噪声的输出信号空间分解为信号空间和噪声空间,然后直接估计结构的模态参数．SVD分解保证了算法的鲁棒性．最后讨论了一个7层框架的理想建筑,仿真计算表明,该方法简单有效,能够使用在桥梁和建筑的健康监测和振动控制中．     

冷连轧过程控制轧制力模型综合参数自适应

轧制力模型是冷连轧过程控制系统的基本模型,影响其预报精度的主要因素是材料的变形抗力和摩擦因数. 本文采用参数自适应方法来提高轧制力的预报精度. 在对轧制力模型进行自适应过程中,将材料的变形抗力作为轧制过程模型的整体属性,各机架根据累计变形程度确定各自的变形抗力. 在此基础上,将摩擦因数看成是各机架的单体属性,各机架取不同的模型参数. 实践证明,这种综合考虑变形抗力和摩擦因数的参数自适应方法可以对二个参数同时进行修正,能有效提高轧制力模型的预报精度.     

单辊驱动冷轧平整机的水平振动研究

针对单辊驱动四辊冷轧平整机轧制过程中辊系的水平振动问题,本文考虑装配间隙、轧辊偏移距和非线性阻尼等影响因素,建立了平整机辊系水平振动非线性动力学模型,并考察了平整机水平振动机制以及轧制工艺参数对辊系水平振动的影响规律。通过现场实测某单辊驱动冷轧平整机的振动信号可以发现,其辊系水平振动呈发散状态,工作辊尤其下工作辊水平振动剧烈,测试结果与同条件下轴承座开式约束时的辊系水平振动仿真结果相吻合,模型的有效性和准确性得到验证;另一方面,轴承座闭式约束可有效减轻轧辊水平振动,此时,轧制工艺参数波动也会对辊系水平振动产生影响,且轧制速度的影响效果最为显著。     

电感型同步开关阻尼技术的状态空间时域建模与仿真研究

同步开关阻尼技术是一种基于压电材料的半主动振动控制技术,由于此方法结构简单,易于实现,而且系统功耗极低。介绍了电感型同步开关阻尼技术(Synchronized Switch Damping on Inductor,简称SSDI)的振动控制机理,提出了基于状态空间方法的SSDI控制技术的时域建模方法。基于所建立数学模型,采用Simulink软件对系统的时域特性进行了仿真,验证了这种建模方法的可行性。同时介绍了同步开关阻尼技术的参数识别方法,为该技术的应用提供了理论参考。