基于轮胎加速度信号的胎路作用力估算模型

研究重载卡车对道路的破坏机制能够指导道路的设计与养护，有效延长道路的使用寿命．其中，针对复杂重载荷作用下道路病害研究对轮胎路面作用力测量的需求，本文提出了一种复合工况下胎路三向力的建模估算方法．以11.00R20型全钢载重子午线轮胎为研究对象，经过对结构的合理简化，利用ABAQUS有限元仿真软件以参数化建模方法建立了轮胎有限元模型，并验证了模型的有效性；以不同的垂向载荷、侧偏角、纵滑率、轮速和胎压设置了多种复合工况，并对轮胎模型进行了稳态滚动分析，获得了轮胎同一断面内衬层上多个观测点的加速度响应信号；对采集的加速度信号进行了滤波处理，并对比了不同信号的响应程度，选取其中特征较为明显的信号作为观测加速度信号；提取了观测加速度信号的特征，并结合胎压和轮速作为输入，建立了基于卷积神经网络(CNN)的复合工况下胎路三向力的回归解析模型；以模型对15个测试工况的估算结果，近似地描述了该模型的泛化能力，该模型下胎路三向力估算的平均绝对百分比误差均在7%以内，均方根误差不超过1 kN．结果表明，轮胎内衬层上的加速度信号与胎路作用力具有较高的相关性，基于加速度信号与卷积神经网络建立的模型能够有效地实现...