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1.內(nèi)容摘要 本書以汽車道路載荷譜為研究對象,主要介紹汽車道路譜的獲取與重構(gòu)方法及其在車輛系統(tǒng)中的真實傳遞過程;結(jié)合車輛結(jié)構(gòu)載荷譜技術,系統(tǒng)論述了道路載荷譜在車輛疲勞耐久性中的應用。 本書可作為汽車生產(chǎn)企業(yè)、研究院所的研發(fā)部門、試驗部門的工程技術人員,以及從事車輛疲勞耐久性能研究的科研人員的參考用書；也可作為在汽車疲勞耐久性工程領域的研究生、本科生教輔用書。 2.前言 汽車作為最便捷的道路交通工具,行駛過程中，在各種道路運行條件下不同路面不平度將會引起汽車疲勞損傷和使用壽命(疲勞耐久性)的巨大差異,這使得車輛疲勞耐久性成為研究熱點問題。隨著路面不平度引起的汽車性能不斷惡化,會導致公路路面的破壞,從而加劇汽車振動,降低汽車使用壽命。為探究這一系列變化的根本原因,研究者們開展了車輛動力學、道路工程學、地面力學、車輛使用性能的研究。本書圍繞道路載荷譜對車輛疲勞耐久性的影響而開展具體研究,即開展基于車路垂向耦合作用的路面不平度傳遞機理及其在車輛疲勞耐久性能中的應用研究。 本書內(nèi)容主要涉及路面不平度測試與模擬重構(gòu)、車路耦合系統(tǒng)動力學、車輛隨機疲勞損傷理論、車輛疲勞耐久性等方面的理論與工程實踐。鑒于國內(nèi)基于車路耦合系統(tǒng)的路面不平度激勵與車輛結(jié)構(gòu)損傷的關系研究較少,本書提煉的主要內(nèi)容為:第一,從測試方法、建模精度等方面加以突破,提出基于實測路面不平度的路面等效重構(gòu)方法。第二,從車輛工程角度,提出在車路耦合系統(tǒng)中對路面不平度傳遞機理進行研究的方法,得到實時的動態(tài)路面不平度,以真實模擬車輛實際運行狀態(tài)對車輛性能的影響。第三,將車輛看做一個系統(tǒng),動態(tài)路面不平度為輸入,車輛疲勞損傷為輸出，建立車輛結(jié)構(gòu)實體模型,實測車輛結(jié)構(gòu)載荷譜,分析不同路面不平度對車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷的影響,為車輛優(yōu)化設計和疲勞耐久試驗研究提供重要參考。 本書得到國家自然科學基金青年科學基金項目(編號51505172)、江蘇省產(chǎn)學研前瞻性聯(lián)合研究項目(BY201505102)、江蘇省“六大人才高峰”項目(2015JXQC008)的資助,在此一并表示感謝。 在此,對提供幫助與支持的廣大同仁深表感謝! 由于筆者水平所限,書中難免會有錯誤或不當之處,懇請讀者批評指正。 著者2016年12月 3.目錄 第1章緒論1 第2章汽車道路譜獲取與等效重構(gòu)4 2.1汽車道路譜測試4 2.1.1激光路面斷面檢測系統(tǒng)4 2.1.2路面不平度測量6 2.2實測路面高程數(shù)據(jù)處理8 2.2.1試驗數(shù)據(jù)預處理8 2.2.2去除趨勢項8 2.2.3濾波去噪10 2.2.4實測路面的功率譜密度分析12 2.3汽車道路譜等效重構(gòu)13 2.3.1AR模型原理13 2.3.2實測路面等效重構(gòu)15 2.3.3重構(gòu)精度分析17 2.4道路譜重構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)20 2.4.1系統(tǒng)開發(fā)原理及流程20 2.4.2軟件的主要功能及實現(xiàn)21 第3章汽車道路譜垂向傳遞機理分析25 3.1車路垂向耦合動力學系統(tǒng)建模25 3.1.1道路模型建立25 3.1.2車輛動力學建模26 3.1.3耦合作用輪胎模型建立27 3.1.4車路垂向耦合動力學建模29 3.2車路耦合系統(tǒng)模型參數(shù)識別30 3.2.1輪胎動力學參數(shù)識別30 3.2.2懸架動力學參數(shù)確定31 3.3動態(tài)路面不平度獲取33 3.3.1路面垂向動態(tài)位移解析求解33 3.3.2仿真參數(shù)確定34 3.3.3動態(tài)路面垂向位移仿真分析34 3.3.4動態(tài)路面不平度特性分析35 3.4路面不平度傳遞參數(shù)仿真分析37 3.4.1加速度仿真分析37 3.4.2車輪動載荷仿真分析41 3.5虛擬道路譜的應用43 3.5.1前懸架模型創(chuàng)建43 3.5.2轉(zhuǎn)向系模型創(chuàng)建45 3.5.3后懸架模型創(chuàng)建46 3.5.4FTire輪胎模型創(chuàng)建51 3.5.5整車模型創(chuàng)建54 3.5.6平順性仿真分析55 3.5.7操縱穩(wěn)定性仿真分析56 第4章汽車道路譜激勵垂向傳遞動力學參數(shù)實車驗證58 4.1試驗準備58 4.2試驗過程及說明59 4.3試驗數(shù)據(jù)獲取60 4.4試驗結(jié)果分析63 4.4.1加速度與位移參數(shù)驗證63 4.4.2動力學傳遞特性分析64 第5章汽車道路譜在車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷分析中的應用68 5.1車輛結(jié)構(gòu)的有限元分析68 5.1.1車輛結(jié)構(gòu)三維模型建立69 5.1.2有限元分析結(jié)果70 5.1.3應力測試位置71 5.2車輛結(jié)構(gòu)載荷測試72 5.2.1應變測試72 5.2.2標定77 5.2.3載荷譜信號處理及分析83 5.2.4三向應變花的最大主應力計算86 5.3載荷譜編制86 5.3.1雨流計數(shù)法86 5.3.2雨流計數(shù)結(jié)果88 5.3.3載荷譜統(tǒng)計分布的假設檢驗89 5.4疲勞積累損傷分析與壽命預估91 5.4.1疲勞積累損傷理論91 5.4.2測點載荷的零均值轉(zhuǎn)化92 5.4.3結(jié)構(gòu)應力集中修正93 5.4.4車輛結(jié)構(gòu)疲勞損傷分析93 5.4.5不同路面不平度引起疲勞損傷的表示方法96 5.4.6車輛結(jié)構(gòu)疲勞壽命預估99 參考文獻101 |
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