车辆－沥青路面耦合系统相互作用研究

在路面随机激励的时域仿真模型上选用双自由度的四分之一车辆振动模型建立了车辆－路面振动模型。同时基于分数阶导数沥青混合料粘弹性模型,建立了沥青路面结构二维有限元模型,并通过车辆与路面之间的几何和力学耦合关系,推导出车辆－路面耦合系统的分数阶动力学状态方程,求解其动态响应。在此基础上进行了车辆－沥青路面耦合系统相互作用的数值分析。分析表明,通过动态模量试验,采用分数阶导数三元件模型描述沥青混合料的动态粘弹性能进行路面数值模拟,更接近于路面结构实际的动态响应;路面平整度对随机动载荷的大小其决定作用,路面等级的降低会增加路面的动变形,进而会加速路面不平整度的发展及路面的破坏,应控制好路面平整度及施工质量,加强路面养护。     

基于车辆振动响应反向分析的路面等级辨识方法

提出一种利用希尔伯特黄变换和概率神经网络进行车辆振动响应反向分析的路面等级辨识方法,为主动悬架控制提供有效信息。建立车辆模型和随机输入路面模型,利用希尔伯特黄变换对不同等级路面下的车辆振动响应仿真数据进行分解变换,得到车辆振动响应的瞬时能量;提取瞬时能量的敏感特征参数,利用概率神经网络训练路面分类器,确定路面等级与特征参数范围的映射关系,完成路面等级分类器的设计;利用加速度传感器采集车辆在典型路面下的振动响应数据,提取试验数据的特征参数,并将其输入到训练完成的路面分类器中,实现试验路面等级辨识。辨识结果表明,基于车辆振动响应的反向分析法,结合希尔伯特黄变换和概率神经网络,可以实现对车辆当前行驶路面等级的辨识。     

基于车辆振动响应反向分析的路面等级辨识方法EI北大核心CSCD

提出一种利用希尔伯特黄变换和概率神经网络进行车辆振动响应反向分析的路面等级辨识方法,为主动悬架控制提供有效信息。建立车辆模型和随机输入路面模型,利用希尔伯特黄变换对不同等级路面下的车辆振动响应仿真数据进行分解变换,得到车辆振动响应的瞬时能量;提取瞬时能量的敏感特征参数,利用概率神经网络训练路面分类器,确定路面等级与特征参数范围的映射关系,完成路面等级分类器的设计;利用加速度传感器采集车辆在典型路面下的振动响应数据,提取试验数据的特征参数,并将其输入到训练完成的路面分类器中,实现试验路面等级辨识。辨识结果表明,基于车辆振动响应的反向分析法,结合希尔伯特黄变换和概率神经网络,可以实现对车辆当前行驶路面等级的辨识。     

下穿高速公路输水隧洞爆破振动响应分析

输水隧洞下穿高速公路爆破施工将导致路面振动,对路面结构稳定性产生不利影响,掌握爆破引起路面振动响应规律至关重要.因此,为研究隧洞爆破作用下高速公路路面振动响应特征,依托平潭及闽江口输水工程,以输水隧洞下穿既有G15高速公路为研究对象,采用现场振动监测和数值模拟方法,研究了隧洞爆破开挖引起上覆高速公路路面振动响应特征及衰减规律.研究结果表明:由于隧洞掏槽眼爆破药量最大,同时缺少临空面导致过大夹制作用,MS1段爆破引起的高速路面质点峰值振速最大;爆破引起的高速公路路面测点垂直方向峰值振速最大,可能导致路面动力沉降;隧洞已开挖部分的自由面,有效地削弱了爆破地震波效应,加快了爆破振动衰减.     

傅里叶逆变换模拟路面对车辆平顺性的影响

利用Matlab仿真生成各种等级随机路面激励对二自由度履带车辆模型所产生的振动响应,并进行平顺性影响的分析。其间,设计了基于离散傅里叶逆变换生成路面不平度的方法,并对仿真生成的B级和D级路面与标准功率谱进行了对比验证。构建了二自由度车辆模型,利用Simulink软件建立了系统仿真模型,在不同车速、不同路面等级输入下对履带车辆平顺性影响进行了分析。结果表明,路面变差和提高车速都将降低车辆的行驶平顺性。     

浅析高速公路沥青路面的养护维修方案

高速公路的路面在重载荷、长时间、反复的作用下,路面的质量的逐年的下降,因此需要我们对高速公路的路面进行养护和维修,对公路路面进行养护维修,保证路面有良好的质量,为高速公路通行的车辆提供行车保障,也为人们的生命安全提供保障,所以对高速公路路面进行的养护维修工作,有很重要的作用。     

履带车辆不平路面越野平均速度预测方法研究

为了研究路面不平度对履带车辆越野平均速度的影响规律,本文建立了履带车辆多体动力学模型,提出了振动响应指标并通过试验验证了模型的可信性;根据试验设计进行仿真计算,建立振动响应与车速、路面不平度间的近似模型;以振动响应指标的门限值为约束条件,采用目标寻优方法拟合了路面不平度与车速间的数学关系,提出了随机不平路面条件下的越野速度预测方法。应用该方法计算了车辆通过某试验场综合路面,结果表明：所建模型可以反映路面不平度对车速的影响,为车辆机动性预测提供了有效的量化手段。     

履带车辆不平路面越野平均速度预测方法研究

为了研究路面不平度对履带车辆越野平均速度的影响规律,本文建立了履带车辆多体动力学模型,提出了振动响应指标并通过试验验证了模型的可信性;根据试验设计进行仿真计算,建立振动响应与车速、路面不平度间的近似模型;以振动响应指标的门限值为约束条件,采用目标寻优方法拟合了路面不平度与车速间的数学关系,提出了随机不平路面条件下的越野速度预测方法。应用该方法计算了车辆通过某试验场综合路面,结果表明：所建模型可以反映路面不平度对车速的影响,为车辆机动性预测提供了有效的量化手段。     

基于改进土壤承压模型的履带车辆行驶振动特性仿真研究

计算履带车辆在软土路面上行驶时振动特性的基础在于研究土壤承压特性,然而目前以贝克公式为代表的土壤承压模型缺乏考虑剪应力因素、加卸载因素和加载速率因素。通过物理试验结合仿真试验的手段在贝克公式基础上,综合考虑这三种因素影响,建立了改进土壤承压模型。建立了某型履带车辆的动力学模型,基于改进土壤承压模型进行了履带车辆行驶振动特性仿真研究,研究结果显示,与贝克公式相对比,基于改进土壤承压模型计算得到的车体冲击加速度峰值以及平均值要小,而履带板的沉陷量要大。研究结论可以为预测履带车辆在软土路面上行驶时的下陷量、行驶阻力、振动特性以及牵引特性等性能提供参考。     

高速公路SMA沥青混合料路面施工技术

随着高速公路的日益发展,车辆的数量越来越多,对公路的荷载逐渐加大,对路面的质量也提出了更高的要求,应该重视SMA沥青混合料路面的施工技术。在实践的基础上,将各种因素相互结合,详细把握原料的特点。该文详细分析了高速公路路面施工中SMA沥青混合料应用优势、施工过程以及质量控制要点等,希望能够保障每个环节的施工质量,为类似路面施工提供参考。     

车辆-路面-桥梁系统竖向振动分析

视车辆、路面体系和桥梁为整个系统,将车辆模拟成弹簧和阻尼器连接的多刚体,沥青路面层视为Kelvin模型及其上的无限长梁,混凝土路面和主梁一起模拟成Euler-Bernoulli梁。应用弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的"对号入座"法则,建立了系统的竖向运动方程;并运用协方差等效方法模拟了车轮随机输入非平稳时域模型。研究了弹性支承下的车辆-路面-桥梁耦合系统的振动特性。计算表明:在其他条件相同时,混凝土路面层所对应的冲击系数约为沥青路面层所对应冲击系数的1.35倍;刚性支承对应的冲击系数约为弹性支承对应冲击系数的1.60倍,但当车速大于33.4m/s时,橡胶支座对冲击系数的影响就较小。     

移动随机荷载下沥青路面的动力学特性和参数影响分析

为研究车辆与路面的相互作用机理,采用四自由度二分之一悬架模型模拟车辆系统,以Kelvin地基上无限大双层Kirchhoff薄板模拟沥青路面,建立了车辆-路面-路基相互作用系统。通过Fourier积分变换得到路面动力响应的解析解,考虑路面随机不平度和车辆与路面的相互作用,研究了移动随机荷载作用下沥青路面动力响应的分布规律,进一步讨论了路面不平度、车辆载重、车辆悬架刚度、悬架阻尼、轮胎刚度和轮胎阻尼等参数对沥青路面动力响应的影响,形成了一套车辆对道路破坏性研究的系统化方法。结果表明:提高路面不平度等级、严禁车辆超载、限制轮胎超压、优化悬架刚度和悬架阻尼可有效降低路面的动力响应,延长路面的使用寿命,防止路面早期破坏。研究结果可为避免路面的早期破坏,延长路面的使用寿命提供理论参考。     

长寿命路面疲劳寿命预测的频域分析方法

笔者分别从沥青路面和水泥混凝土路面两个方面分析了路面疲劳寿命预测的相关方法。重点对疲劳寿命预测的频域分析方法进行了较为详细的分析,结合车辆–道路耦合振动系统模型,对路面不平整引起的车辆与道路之间的随机振动进行了分析,指出车辆–道路耦合振动的随机功率谱密度是进行路面疲劳寿命预测的一种手段和方法,并提出了相应的预测步骤,旨在为长寿命路面的设计和性能评价提供参考。     

空气轴承提高气浮系统稳定性的阻尼技术

静压空气轴承拥有清洁、近零摩擦等优点,是一种优秀的运动导向承载部件,但是它在承栽方向上阻尼较小,对外界引起振动和空气轴承本身固有微振动的衰减较慢,影响了系统的稳定性和测量准确性．为了解决这个问题,本文以小孔节流空气轴承作为研究对象,在其结构中部增设了类似空气弹簧的上下腔室和节流孔,当空气轴承振动时,压力空气在上下腔室之间流动,通过节流孔处的节流效应将振动能量衰减掉．根据这一构想,首先对新结构通过空气弹簧理论进行了初步优化设计,接着对新结构空气轴承和普通空气轴承进行了冲击响应实验,证实了新结构能够很好地起到快速衰减振动的作用,同时对微振动有良好的抑制效果,然后通过模态分析软件MEscope得到了空气轴承的阻尼比系数,发现新结构空气轴承阻尼比系数较普通结构空气轴承阻尼比系数有近一个数量级的提高．另外,还通过实验得到新结构空气轴承可以略微增加轴承的承载能力和刚度．     

新型车载医疗救护隔振平台设计及仿真

车载医疗救护隔振平台是一种以车辆为载体的伤病员专用救护装备。为了最大程度地避免伤病员在运送中因车辆振动而造成的二次伤害,获得最佳减振效果,设计了一款新型车载医疗救护隔振平台,它具有大长宽比、多层串联的结构特点。为了获得该平台的关键隔振参数,建立了隔振平台的物理模型,并采用基于分析力学的拉格朗日法建立了平台的状态方程,应用MATLAB软件对在典型激励作用下的隔振参数进行了优化,得到了最优的平台减振弹簧刚度和阻尼。最后,为了研究该新型隔振平台在车辆运行过程中的减振效果,建立了基于被动悬架的隔振平台全系统动力学模型,并采用ADAMS软件仿真分析了在斜坡路面和正弦起伏路面两种典型激励下的隔振平台的输出响应。结果表明,该隔振平台能够极大地衰减来自地面的冲击和振动,尤其对于恶劣路况,其减振效果更佳。该隔振平台结构及参数设计符合工程实际,所采用的优化方法和全系统建模及仿真方法正确、有效。     

路面车辆随机动荷载理论分析

本文把实测的路面不平整作为随机输入,将车辆简化成五个自由度体系,用随机振动的方法研究了人-车-路系统的相互作用。计算了各种路况和各种行车速度情况下,车辆与路面的随机作用力的功率谱和方差,并与实测结果进行了对比。结果表明理论计算结果与实测结果比较相符。     

切削液扰动对BTA深孔加工系统横向振动频率的影响

为探究切削液扰动下BTA深孔镗削系统横向振动频率的影响,通过建立BTA深孔镗杆系统计及内、外切削液流固耦合及其自由液面效应的横向振动模型,解析系统不同情况下的横向振动的一、二阶频率表达式,并以不同情况下,深孔镗杆内、外切削液的横截面面积及其对深孔镗杆的附加质量来表征对应的自由液面变化,通过计算,明确了BTA深孔镗杆的横向振动频率对切削液流速、轴向力的敏感性及其运动转换趋势。BTA深孔镗杆横向振动频率对轴向力的敏感性规律为:在共振脊区域,在内、外切削液都无自由液面时最大;内、外切削液都有自由液面时最小;在共振翅区域,只内切削液有自由液面时最大,内、外切削液都无自由液面时最小。BTA深孔镗杆横向振动频率对切削液流速的敏感性规律为:在共振脊区域,只内切削液有自由液面时最大,内、外切削液都无自由液面时最小;在共振翅区域,内、外切削液都无自由液面时最大,只内切削液有自由液面时最小。系统在切削液流速、轴向力达到临界等效值时,发生弯曲或屈曲;在静力失稳后,系统将会在更高的切削液流速值以混阶模态形式发生耦合颤振等复杂运动。该研究结果可为BTA深孔镗削加工的生产实践提供一定理论指导。     

On‐the‐road Measurements to Establish the Dynamic Characteristics of Transport Vehicles

This paper deals with a proposed approach to estimate the dynamic characteristics of road vehicles using only on‐the‐road response data. Previous work undertaken by the authors was ultimately unable to be validated as the actual pavement elevation profile traversed by the single‐wheeled, idealized vehicle was unknown. In order to address this, the single‐wheeled vehicle used by the authors was instrumented to operate as an inertial profilometer in order to measure the actual longitudinal pavement elevation profile to establish the transmissibility frequency response function of the vehicle during operation. The on‐the‐road transmissibility frequency response functions were compared with those established in the laboratory (using a large‐scale vibration table) and found to significantly differ, particularly in the level of damping of the sprung mass mode (body) of the vehicle. The unsprung mass mode (axle‐hop) resonant frequency is also consistently observed to shift to a lower frequency during operation (on‐the‐road). Two approaches are outlined to estimate the spectral exponent of the assumed pavement elevation spectral model but were found to yield inaccurate results because of the variation in the pavement profiles travelled by the vehicle during each experimental run. The in‐built profilometer revealed that it is incorrect to use an assumed spectral model for the excitation as it is unable to accurately represent the actual pavement spectrum travelled over by the vehicle. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

冲击碾压改建旧水泥混凝土路面施工时的地基振动特性

为了解冲击碾压水泥混凝土路面施工时的地基振动与影响特性,基于动力三维有限元分析方法,考虑材料的弹塑性,对四楞冲击压路机冲击碾压水泥混凝土路面时地基的振动与传播特性进行了研究,并将数值计算结果与现场地基振动监测数据进行了对比分析;然后将冲击碾压地基实测振动信号作为输入,对离震源不同距离的砌体和框架建筑结构时程动力响应进行了计算,探讨了冲击碾压改建施工的安全防护标准。研究表明冲击碾压引起的地基振动具有冲击瞬态特性,地基振动中竖向振动加速度分量最大,横向振动和纵向振动加速度大小相当。振动加速度各分量沿道路横向距离10m范围内衰减变化显著,随着冲击破碎遍数递增,土基振动有增大现象。冲压振动与结构物的共振效应较小,对15m以外的完好建筑物影响很小。建议在普查无临界状态房屋条件下结构安全距离为15m,考虑对人的振动影响安全距离为20m。