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1.内容摘要 本书以汽车道路载荷谱为研究对象,主要介绍汽车道路谱的获取与重构方法及其在车辆系统中的真实传递过程;结合车辆结构载荷谱技术,系统论述了道路载荷谱在车辆疲劳耐久性中的应用。 本书可作为汽车生产企业、研究院所的研发部门、试验部门的工程技术人员,以及从事车辆疲劳耐久性能研究的科研人员的参考用书；也可作为在汽车疲劳耐久性工程领域的研究生、本科生教辅用书。 2.前言 汽车作为最便捷的道路交通工具,行驶过程中，在各种道路运行条件下不同路面不平度将会引起汽车疲劳损伤和使用寿命(疲劳耐久性)的巨大差异,这使得车辆疲劳耐久性成为研究热点问题。随着路面不平度引起的汽车性能不断恶化,会导致公路路面的破坏,从而加剧汽车振动,降低汽车使用寿命。为探究这一系列变化的根本原因,研究者们开展了车辆动力学、道路工程学、地面力学、车辆使用性能的研究。本书围绕道路载荷谱对车辆疲劳耐久性的影响而开展具体研究,即开展基于车路垂向耦合作用的路面不平度传递机理及其在车辆疲劳耐久性能中的应用研究。 本书内容主要涉及路面不平度测试与模拟重构、车路耦合系统动力学、车辆随机疲劳损伤理论、车辆疲劳耐久性等方面的理论与工程实践。鉴于国内基于车路耦合系统的路面不平度激励与车辆结构损伤的关系研究较少,本书提炼的主要内容为:第一,从测试方法、建模精度等方面加以突破,提出基于实测路面不平度的路面等效重构方法。第二,从车辆工程角度,提出在车路耦合系统中对路面不平度传递机理进行研究的方法,得到实时的动态路面不平度,以真实模拟车辆实际运行状态对车辆性能的影响。第三,将车辆看做一个系统,动态路面不平度为输入,车辆疲劳损伤为输出，建立车辆结构实体模型,实测车辆结构载荷谱,分析不同路面不平度对车辆结构疲劳损伤的影响,为车辆优化设计和疲劳耐久试验研究提供重要参考。 本书得到国家自然科学基金青年科学基金项目(编号51505172)、江苏省产学研前瞻性联合研究项目(BY201505102)、江苏省“六大人才高峰”项目(2015JXQC008)的资助,在此一并表示感谢。 在此,对提供帮助与支持的广大同仁深表感谢! 由于笔者水平所限,书中难免会有错误或不当之处,恳请读者批评指正。 著者2016年12月 3.目录 第1章绪论1 第2章汽车道路谱获取与等效重构4 2.1汽车道路谱测试4 2.1.1激光路面断面检测系统4 2.1.2路面不平度测量6 2.2实测路面高程数据处理8 2.2.1试验数据预处理8 2.2.2去除趋势项8 2.2.3滤波去噪10 2.2.4实测路面的功率谱密度分析12 2.3汽车道路谱等效重构13 2.3.1AR模型原理13 2.3.2实测路面等效重构15 2.3.3重构精度分析17 2.4道路谱重构系统开发20 2.4.1系统开发原理及流程20 2.4.2软件的主要功能及实现21 第3章汽车道路谱垂向传递机理分析25 3.1车路垂向耦合动力学系统建模25 3.1.1道路模型建立25 3.1.2车辆动力学建模26 3.1.3耦合作用轮胎模型建立27 3.1.4车路垂向耦合动力学建模29 3.2车路耦合系统模型参数识别30 3.2.1轮胎动力学参数识别30 3.2.2悬架动力学参数确定31 3.3动态路面不平度获取33 3.3.1路面垂向动态位移解析求解33 3.3.2仿真参数确定34 3.3.3动态路面垂向位移仿真分析34 3.3.4动态路面不平度特性分析35 3.4路面不平度传递参数仿真分析37 3.4.1加速度仿真分析37 3.4.2车轮动载荷仿真分析41 3.5虚拟道路谱的应用43 3.5.1前悬架模型创建43 3.5.2转向系模型创建45 3.5.3后悬架模型创建46 3.5.4FTire轮胎模型创建51 3.5.5整车模型创建54 3.5.6平顺性仿真分析55 3.5.7操纵稳定性仿真分析56 第4章汽车道路谱激励垂向传递动力学参数实车验证58 4.1试验准备58 4.2试验过程及说明59 4.3试验数据获取60 4.4试验结果分析63 4.4.1加速度与位移参数验证63 4.4.2动力学传递特性分析64 第5章汽车道路谱在车辆结构疲劳损伤分析中的应用68 5.1车辆结构的有限元分析68 5.1.1车辆结构三维模型建立69 5.1.2有限元分析结果70 5.1.3应力测试位置71 5.2车辆结构载荷测试72 5.2.1应变测试72 5.2.2标定77 5.2.3载荷谱信号处理及分析83 5.2.4三向应变花的最大主应力计算86 5.3载荷谱编制86 5.3.1雨流计数法86 5.3.2雨流计数结果88 5.3.3载荷谱统计分布的假设检验89 5.4疲劳积累损伤分析与寿命预估91 5.4.1疲劳积累损伤理论91 5.4.2测点载荷的零均值转化92 5.4.3结构应力集中修正93 5.4.4车辆结构疲劳损伤分析93 5.4.5不同路面不平度引起疲劳损伤的表示方法96 5.4.6车辆结构疲劳寿命预估99 参考文献101 |
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