第 8 篇 路面输入及其模型-defense
高速公路路面养护项目选择的经济模型_毛新华_王建伟_孙单智_穆劲松
项目 效 益， 并以此作为选择公路投资项目的依
０］ １ 。Ｌ 据［ ｉ采 用 随 机 多 选 择 多 维 度 背 包 模 型 解 决 预
有限， 可用于高速公路养护的支出受到 限 制， 有限
ｉ ＝１
价指标的 基 础 上， 采用层次分析法确定项目决策 方案
［ １ ５］
其中 ： Ｒ Δ ｉ 为 高 速 公 路 路 段ｉ 实 施 路 面 养 护 后 车辆出行费用的节约 ； Ｔ Δ ｉ 为 高 速 公 路 路 段ｉ 实 施 路面养护后车辆通行费收入的增加 ； Ｎ 为高速公 路
′ 网 中的路段总数 ； Ｎ ＊ 为养护路段的数量 ， Ｎ＊ ≤ Ｎ Ｃ ｉ 的养护成本 ； Ｂ 为养护总预算 ； ｘ ｉ 为路段 ｉ ≤ Ｎ；
王建伟１， 孙单智２， 穆劲松３ 毛新华１，
（ 长安大学 经济与管理学院 ， 西安 ７ １． １ ０ ０ ６ ４； ） 陕西省交通建设集团公司 ， 西安 ７ 浙江省交通科学研究院 ， 杭州 ３ １ ０ ０ ０ ６； ３． １ ０ ０ ７ ５ ２． 摘 要： 分别以车辆出行成本节约与通行收入增加的总和 最 大 及 车 辆 出 行 广 义 费 用 最 小 作 为 上 、 下层模型 的目标函数 ， 构建高速公路路面养护项目选择的双层规划 模 型 ， 在交通量动态分配的基础上采用搜索算法 对模型进行求解 ， 同时考虑养护路段 施 工 难 度 、 交 通 瓶 颈、 路段安全水平及路段重要度等因素综合判定最 优养护方案 。 结果表明 ： 定量计算与定性指标分析相结 合 能 得 出 高 速 公 路 路 面 养 护 项 目 的 最 优 选 择 方 案 ， 计算结果可反映路段养护的经济效益 。 关键词 ： 高速公路 ； 公路经济 ； 项目选择 ； 双层规划 ； 出行成本 ； 预算约束 ） 中图分类号 ： ４－９ 文献标志码 ： ０ ０ ２－９ ８ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ２－０ ０ ９ ３－０ ５ Ａ 文章编号 ： １ １ Ｕ
履带车辆动力学建模及模型试验验证
履带车辆动力学建模及模型试验验证谢欢;王红岩;郝丙飞;王钦龙【摘要】为研究履带车辆的动力学性能,须建立准确的车辆模型.对履带车辆进行了拓扑结构分析,基于RecurDyn环境建立了履带车辆多体动力学模型,采用谐波叠加法对随机路面进行数字化模拟,并通过三维等效容积法建立了三维仿真路面模型.为验证多体动力学模型的可信性,进行了典型障碍和随机道路实车试验,比较了测点处加速度时间历程变化和功率谱估计曲线.结果表明:建立的动力学模型能够较好地反映实车的高频和低频振动特性,为履带车辆的动力学研究提供了模型基础.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2018(056)006【总页数】5页(P44-48)【关键词】履带车辆;动力学模型;实车试验;模型验证【作者】谢欢;王红岩;郝丙飞;王钦龙【作者单位】100072北京市陆军装甲兵学院;100072北京市陆军装甲兵学院;100072北京市陆军装甲兵学院;100072北京市陆军装甲兵学院【正文语种】中文【中图分类】TJ8110 引言目前，基于多体动力学方法的虚拟样机技术为履带车辆模型的仿真研究提供了很好的方法途径[1-2]。
进行装甲车辆性能的仿真分析，首先要建立准确的车辆动力学模型，国内许多研究者对此开展了许多卓有成效的工作。
武云鹏[3]使用ATV工具箱在ADAMS环境中建立了履带车辆悬挂系统动力学模型，研究了履带车辆悬挂系统的动力学性能。
韩宝坤[4]等建立了履带车辆基于平稳性能的动力学模型，并与DADS环境下的动力学模型进行了比较，验证了模型的合理性。
王克运[5]等为研究履带车辆越障过程中的动力学性能，建立了其动力学模型，在MATLAB/Simulink环境中对模型进行了仿真。
陈媛媛[6]利用三维建模软件Pro/E和多体动力学软件RecurDyn建立了履带车辆动力学模型，在不同的工况下，研究了履带张紧装置对车辆的机动性和平顺性的影响。
本文以某型履带车辆为研究对象，基于多体动力学软件RecurDyn环境建立履带车辆多刚体系统动力学模型，并通过实车试验对所建履带车辆模型进行验证，为下一步履带车辆动力学性能仿真分析提供较准确的模型。
车辆左右车轮路面不平度的时域再现研究_任宏斌
（）
间频率为 ｎ ０ 时 的 路 面 功 率 谱 密 度 ，称 为 路 面 不 平 单位为 ｍ ； 度系数 ， ｗ 为 频 率 指 数 ，反 映 了 路 面 谱 的频率结构 ， 一般情况下取 ｗ＝２； ｎ 表示空间频率 ，
３
根据傅里叶 变 换 的 上 述 性 质 ， 对Ｑ ｋ 进行傅里 叶逆变 换 ， 可以得到随机路面不平度的空间离散 值为
ｊ φ ｋ …， ）（ Ｑ ｋ ＝ ０， １， Ｎ －１ ７） （ ｋ ＝ Ｑ ｋ ｅ ， ］ 式中 φ 上的正态分布 ． ０， ２ π ｋ 服从 ［
ｎ －ｗ 烄 Ｇ ｎ ｎ∈ （ ｎ ｎ ０） １， ２） ｑ（ ｎ０ （ Ｇ ｎ）＝ 烅 ． １） ｑ（ （ ， ） ０ ｎ ｎ ｎ １ ２ 烆 －１ ， ； 式中 ： 为空间参考频率 为在空 ｎ ＝０ ． １ｍ Ｇ ｎ ０ ０） ｑ（
．
对路 面 时 域 随 机 激 励 的 模 拟 方 法 有 很 多 种 ， 如
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
收稿日期 ： ２ ０ １ ２ ０ ５ ０ ３ － － ） 基金项目 ：国家部委预研项目 （ １ ０ ３ ０ ０ ２ ０ ２ ２ ０ ７ ０ １ ， ： 作者简介 ：任宏斌 （ 男， 博士生 ， １ ９ ８ ７—） Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｒ ｅ ｎ ｈ ｏ ｎ ｂ ｉ ｎ ２ １ ０ ６＠１ ２ ６． ｃ ｏ ｍ． ｇ ， ： 通信作者 ：陈思忠 （ 男， 教授 ， 博士生导师 ， １ ９ ５ ８—） Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ｅ ｎ ｓ ｚ ｉ ｔ ． ｅ ｄ ｕ． ｃ ｎ． ＠ｂ
７］ 拟合如下 ［
Ｑ ｋ ＝
， …， ） Ｇ （ ｎ） ｋ ＝ ０， １， Ｎ －１ （ ２ ｌ Δ 槡
ｑ ｋ
Ｎ
（ ６） ） 得 到 的 是 随 机 路 面 谱 的 幅 值 信 息 ．因 为 ６ 式 （ 用功率谱密度描述随机路面时忽略了路面不平度的 相位信息 ， 所以在复现时域随机路面时 ， 要人为地加 入路面相位信息 ．统计结果表明随机路面的相位服 于是得到ｑ 从正态分布 ．设相位角为 φ ｋ， ｍ 的傅里叶 变换离散值
道路检测路面损坏状况指数PCI ppt课件
4、 沉降裂缝 它是由于填土固结或路基不均匀沉陷所引起的纵向和横向裂缝 ，常出现在桥涵的两头或路基半填半挖处。
10
Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include:
---From Wikipedia Alligator cracking（龟裂）
Block cracking（块裂）
PPT课件
11
Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include:
---From Wikipedia Bumps and sags（凸起和凹陷）
Corrugations（车辙，沟）
PPT课件
12
Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include:
---From Wikipedia Weatnering and raveling(风化松散）
PPT课件
白色系统 黑色系统 灰色系统
可行性分析： 对于路面使用性能预测系统 而言，路面使用性能的历史 数据是已知的，影响路面性 能的交通因素、气候因素、 工程因素等又是不确定的， 导致路面使用性能变化速率 的不确定性，符合灰色系统 的特征，因此可以采用灰色 系统的预测理论与方法分析 研究路面使用性能的发展变 化规律。
28
image preprocessing 对不清晰的图像进行去模糊预处理
汽车理论 (26)
λ
1
2
2.58
3
P
31.7% 4.6%
1%
0.3%
1－P 68.3% 95.4% 99% 99.7%
3.29 0.1% 99.9%
正态分布情况下，超过标准差σx的±λ倍以外的概率P
λ
1
2
2.58
3
3.29
P 31.7% 4.6% 1% 0.3% 0.1%
1－P 68.3% 95.4% 99% 99.7% 99.9%
则 Gq Q /
Gq Q
用双对数坐标做出路面输入均方根谱与ω 的关系曲线。
Gq Q /
Gq Q Gq Q
斜率为－1:1 斜率为0:1 斜率为1:1
三个幅频 特性为
H jω z~q
z q
z 2
q
2
z q
H jω z~q
z q
z 2 q
z
q
H jω z~q
2时， z/q 1
悬架对输入位移 起衰减作用，阻尼比 ζ 减小对减振有利。
lgλ
-1 10
0
1 1
|z/q | lg|z/q |
1
0
-1:1
-2:1
0.1 0.1
-1
1
10
频率比λ=ω /ω 0 单质量系统位移输入与位移输出的幅频特性
2）振动响应量的功率谱密度与均方根值
Gx f
Hf
G 2 x~q q
z q
z 2 q 2
z q
|z/q | lg|z/q |
lgλ
-1
0
1
10
1
1
0
-1:1
0.1 0.1
-2:1
基于CarSim与Simulink联合仿真的轮式拖拉机舒适性分析
基于CarSim与Simulink联合仿真的轮式拖拉机舒适性分析赵斌;董浩;张建;黄波【摘要】根据滤波白噪声路面数学模型在Simulink中建立了D级路面仿真模型,利用CarSim-Simulink联合仿真方法建立了东风404轮式拖拉机的车辆动力学模型,结合建立的模型进行了在车速分别为10、30、50 km/h时的舒适性仿真分析,结果表明整车的舒适性有待提高.探索了在Simulink中建立路面模型的方法及利用CarSim-Simulink研究整车舒适性分析的途径,为进一步进行整车动力学分析提供了依据.【期刊名称】《成都大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】5页(P191-195)【关键词】轮式拖拉机;舒适性;仿真【作者】赵斌;董浩;张建;黄波【作者单位】成都大学机械工程学院,四川成都610106;成都大学机械工程学院,四川成都610106;成都大学机械工程学院,四川成都610106;成都大学机械工程学院,四川成都610106【正文语种】中文【中图分类】S219.1;TP391.90 引言车辆整车是一个非常复杂的动力学系统，很难建立一个非常精确的数学模型对其进行分析，而必须根据具体的研究问题进行相应的简化.针对车辆行驶时由路面不平以及车辆内部构件的运动激发的整车振动问题，科研人员对其进行了研究，例如，赵旗等[1]应用滤波白噪声法建立了车辆平顺性模型，卢胜文等[2]建立了多自由度悬架的整车模型来探讨非线性振动问题.在此基础上，本研究以滤波白噪声路面模型的D级路面为路面输入，对东风404型轮式拖拉机建立8自由度整车模型，并分析了其整车舒适性.1 路面模型建立通常，随机路面可以使用白噪声积分器或一阶滤波器产生，其时域模型如下[3]：(1)式中，q(t)是路面位移；Gq(n0)是路面不平度系数；u是车辆行驶速度，单位是m/s；ω(t)是白噪声；f0是滤波器的下限截止频率，取值f0=0.0628 Hz；n0是参考空间频率，取0.1.对于D级路面，Gq(n0)=1 024×10-6.本研究利用Simulink分析软件建立的路面模型如图1所示.图1 利用Simulink建立的路面模型2 轮式拖拉机模型及其运动微分方程2.1 轮式拖拉机模型本研究针对东风404型轮式拖拉机在随机输入下的整车振动特性，包括座椅、车身垂直、车身仰俯、车身侧倾以及车桥建立的8自由度模型结构如图2所示.图2 轮式拖拉机8自由度整车模型图2中各符号的含义表示如下：mc为驾驶员和座椅质量；zc为驾驶员座椅垂向位移；mb为车体质量；zb为车体质心处的垂向位移；Iθ为车体俯仰转动惯量；θ为车体俯仰角位移；Iφ为车体侧倾转动惯量；φ为车体侧倾角位移；mti为轮胎质量(i=1,2,3,4)；zti为轮胎垂向位移；qi为车轮处的路面不平度垂向激励；ksi 为悬架刚度；csi为悬架阻尼；kti为轮胎刚度；cti为轮胎阻尼；kc为座椅弹簧刚度；cc为座椅弹簧阻尼；df、dr为前轴轮距和后轴轮距的一半；l1、l2为车体质心距前轴和后轴的距离；lx、ly为驾驶员座椅到车体质心的纵向和横向水平距离.2.2 运动微分方程根据拉格朗日方程，8自由度整车模型运动微分方程为：1)驾驶员座椅的垂向运动微分方程为，(2)2)车体垂向运动微分方程为，mb(3)3)车体俯仰运动微分方程为，Iθlxkc(zb-lxθ+lyφ-zc)=0(4)4)车体侧倾运动微分方程为，Iφ(5)5)左前轮垂向运动微分方程为，(6)6)左后轮垂向运动微分方程为，(7)7)右前轮垂向运动微分方程为，(8)8)右后轮垂向运动微分方程为，(9)方程(2)～(9)改写为矩阵形式为，[M](10)式中，{Q}=[q1 q2 q3 q4]T{Z}=[zc zb θφzt1 zt2 zt3 zt4]T {M}=diag[mc mb IθIφ mt1 mt2 mt3 mt4]2.3 系统响应对式(10)两边进行Fourier变换，得，-ω2[M]{Z(ω)}+jω[C]{Z(ω)}+[K]{Z(ω)}=[Kt]{Q(ω)}+jω[Ct]{Q(ω)}(11)则车辆振动位移对路面输入的传递矩阵为，(12)式中，Hz-q(ω)是一个以振动圆频率ω为自变量的8行4列复数矩阵.根据系统的特性，振动位移响应的功率谱矩阵为，(13)式中，为传递矩阵的共轨矩阵；[Hz-q(ω)]T为传递矩阵的转置矩阵.[Gz]是一个8行8列矩阵，其对角线元素[Gzizi]即为振动系统第i个自由度位移响应的自功率谱密度，根据ω=2πf，可将式(12)中的圆频率写成时间频率的形式，于是得到振动系统第i个自由度位移响应的均方根值为，(14)设振动速度、加速度响应的传递矩阵分别为则由Fourier变换的性质可知，(15)(16)由此，可得加速度响应的功率谱矩阵为，=(17)同理，矩阵的对角线元素为振动系统第i个自由度加速度响应的自功率谱密度，于是得到振动系统第i个自由度加速度响应均方根值为，(18)通常，在计算汽车舒适性评价指标时，需要一个频率加权函数W(f)，于是，(19)式中，3 CarSim-Simulink联合仿真模型建立3.1 Simulink建立的路面模型导入CarSimCarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，对东风404型轮式拖拉机进行舒适性仿真分析，其在CarSim中的仿真图形用户界面如图3所示.图3 轮式拖拉机仿真图形用户界面在此基础上，利用CarSim-Simulink联合仿真，可将Simulink建立的路面模型直接加载在车辆车轮上.前后车轮路面谱的相关性体现在前后车轮间的时间差t，其时间差可由拖拉机轴距除以速度得到[5].为了突出拖拉机运行过程中路面的恶劣情况，本研究取对角车轮为相同路面谱，即左前车轮与右后车轮路面谱相同.当车速分别为10、30、50 km/h时路面输入如图4～图6所示.图4 车速为10 km/h时路面不平度图5 车速为30 km/h时路面不平度图6 车速为50 km/h时路面不平度3.2 联合仿真模型的建立东风404型轮式拖拉机CarSim-Simulink联合仿真模型如图7所示.图7 CarSim-Simulink联合仿真模型4 仿真结果与分析4.1 仿真结果在CarSim输出列表中，本研究用拖拉机座椅处的加速度进行舒适性分析.当车速分别为10、30、50 km/h时，座椅处的纵向、侧向、垂向加速度仿真结果如图8～图10所示.图8 纵向加速度图9 侧向加速度图10 垂向加速度4.2 结果分析根据文献[6]，车辆的总加权加速度均方根值为，(20)式中，aωx、aωy和aωz分别为纵向、横向、垂向的加权加速度均方根值，m/s2. 本研究采用加权振级Laω对车辆的舒适性进行评价，其与加权加速度均方根值aω的换算关系为，Laω=20lg(aω/a0)(21)式中，a0=10-6 m/s2，为参考加速度均方根值.表1给出了加权振级Laω和加权加速度均方根值aω与人的主观感觉之间的关系[8].表2给出了仿真数据的计算结果.表1 Laω和aω与人的主观感觉之间的关系aω/(m/s2)Laω/dB人的主观感觉<0.315110没有不舒适0.315～0.63110～116有一些不舒适0.5～1.0114～120相当不舒适0.8～1.6118～124不舒适1.25～2.5122～128很不舒适>2.0126极不舒适表2 计算结果车速/(km/h)aωx/(m/s2)aωy/(m/s2)aωz/(m/s2)aω/(m/s2)Laω/dB人的主观感觉100.38840.00280.30770.6248115.9143相当不舒适300.00390.76391.67511.9874125.9665很不舒适500.00260.56631.63311.8154125.1794很不舒适由表2数据可知，东风404型轮式拖拉机在D级路面下，车速为10 km/h时人的主观感觉属于相当不舒适，车速为30与50 km/h时人的主观感受均属于很不舒服这个级别，且50 km/h时平顺性结果稍好，这可能和拖拉机较大的悬架行程有关.对于低速，速度越小，车辆行驶越慢，悬架行程较大的车辆弹簧减震器有充足的时间压缩回弹，导致车辆在纵向、侧向及垂向的加速度均较大.当速度提高，弹簧减震器压缩回弹时间缩短，路面振动来不及全部传递至车体，所以导致拖拉机在速度大的情况下平顺性反而好，但是都属于很不舒服的级别.仿真结果表明，东风404型轮式拖拉机的整车舒适性有待改善.参考文献：【相关文献】[1]赵旗，王维，李杰，等.基于滤波白噪声的汽车平顺性时域建模和仿真[J].科学技术与工程，2016，16(27)：283-287.[2]卢胜文，贾启芬，于雯，等.汽车多自由度悬架的非线性振动特性[J].应用力学学报，2005，22(3)：461-465.[3]王欢.汽车悬架系统非线性动力学行为分析与控制[D].镇江：江苏大学，2006.[4]潘公宇，陈龙，江浩斌，等.汽车系统动力学基础及其控制技术[M].北京：清华大学出版社,2017.[5]喻凡.汽车系统动力学[M].北京：机械工业出版社,2017.[6]陈无畏，王其东，肖寒松，等.汽车系统动力学与集成控制[M].北京：科学出版社, 2014.[7]周长城.汽车平顺性与悬架系统设计[M].北京：机械工业出版社,2011.[8]靳晓雄，张立军，江浩，等.汽车振动分析[M].上海：同济大学出版社,2002.。
汽车理论第六章答案
−W
当W=2时
⎛n⎞ 1 u ⎜ ⎟ = Gq (n0 )n0 2 2 Gq ( f ) = Gq (n0 )⎜ ⎟ u f ⎝ n0 ⎠
2
2 Gq ( f ) = (2πf ) Gq ( f ) = 4π 2Gq (n0 )n0 u 速度功率谱密度 &
2 加速度功率谱密度 Gq& ( f ) = (2πf ) Gq ( f ) = 16π 4Gq (n0 )n0 uf 2 & 4
§6-3 汽车振动系统的简化，单 质量系统的振动
一、汽车振动系统的简化 1.四轮汽车简化的立体模型
汽车的悬挂质量为：m2（车身、车架等） 汽车的非悬挂质量：m1（车轮、车轴） 汽车共7个自由度：
车身垂直、俯仰、侧倾3个自由度 车轮4个垂直自由度
6-3 单质量系统的振动
一、汽车振动系统的简化
1.四轮汽车简化 的立体模型
⎡ W 2 ( f )G ( f )df ⎤ aw＝ ∫ a ⎢ 0 .5 ⎥ ⎣ ⎦
80
1 2
3)当同时考虑椅面xs、ys、zs，这三个轴向振动时
，三个轴向的总加权加速度均方根值按下式计算
av＝ (1.4a xw ) + (1.4a yw ) + a
2 2
[
2 zw
]
1 2
6-1 人体对振动的反应和平顺性的评价
1.基本的评价方法 用基本的评价方法来评价时，先计算各轴向加权 加速度均方根值。具体有两种计算方法： 1）对记录的加速度时间历程a(t)，通过相应频率 加权函数w(f)的滤波网络得到加权加速度时间历程 aw(t)，按下式计算加权加速度均方根值
⎡1 T 2 ⎤ aw＝ ⎢ ∫ aw (t )dt ⎥ ⎣T 0 ⎦
沥青路面温度场的分布规律
２００６年８月第２３卷第８期公路交通科技ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＡｕｇ．２００６Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．８文章编号：１００２－０２６８（２００６）０８－００１８－０４收稿日期：２００５－０５－１０基金项目：国家杰出青年基金资助项目（５０３２５８２５）作者简介：秦健（１９７９－），男，河北张家口人，硕士，研究方向为路面结构和材料．（ｑｊ＿１９７９＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ）路面结构持续经受着各种环境因素的综合作用，这种作用的结果集中体现为路面温度场的复杂分布。
沥青材料是一种典型的温度敏感性材料。
温度对沥青路面的承载能力和使用性能都有显著影响。
沥青路面的各种常见损坏，也直接或间接的与路面温度的分布状况有关。
因此，准确预测沥青路面温度场的分布特性和变化规律，具有重要的理论和现实意义。
１国内外研究现状国内外对于沥青路面温度场的的分布规律进行了大量的研究。
１９５７年，Ｂａｒｂｅｒ［１］首先使用半无限体半表面介质温度周期变化时的热传导方程的解来确定路面最高温度。
上世纪９０年代，以确定沥青路面在其使用年限内可能经受的极端温度条件为目的，美国和加拿大的ＳＨＲＰ［２，３］、Ｃ－ＳＨＲＰ［４］、ＬＴＰＰ［５］等研究计划相继提出了路面最高和最低温度的预估模型。
我国的严作人［６］于上世纪８０年代建立了周期热力作用下层状路面温度场的预估方法。
吴赣昌［７，８］则于上世纪９０年代采用解析理论建立了半刚性基层沥青路面二维非线性不稳定温度场的计算理论。
沥青路面温度场的分布规律秦健１，孙立军２（１．上海市政工程设计研究总院，上海２０００９２；２．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海２０００９２）摘要：路面结构持续经受着各种环境因素的综合作用，这种作用的结果集中体现为路面温度场的复杂分布。
深入地研究了环境因素对路面温度场的影响机制和路面温度场的分布规律后发现，气温和太阳辐射强度是影响沥青路面温度场的主要因素，二者对沥青路面温度场的影响具有累积性和滞后性的特点。