第 8 篇 路面输入及其模型-defense

1、 非接触式测量：激光、超声非接触式测量：激光、超声波法路面与测量装置中的质量波法路面与测量装置中的质量块间的相对位移可由加速度传块间的相对位移可由加速度传感器间接获得。感器间接获得。 安装在车辆前部的支撑横安装在车辆前部的支撑横梁上，可安装多个测量装置进梁上，可安装多个测量装置进行多道同时测量。行多道同时测量。二、数据处理二、数据处理v=20m/s，L=2.4km，T=120so对该路面进行处理，将信号分解为一系列的傅里对该路面进行处理，将信号分解为一系列的傅里叶变换，那么可生成如图叶变换，那么可生成如图8-4b所示的线谱图：所示的线谱图：o国际标准化组织推荐采用国际标准化组织推荐采用路面功率

2、谱密度路面功率谱密度来描述路面不平来描述路面不平度的统计特性。度的统计特性。o路面功率谱密度一般采用路面功率谱密度一般采用双对数坐标双对数坐标来描述来描述o通常高频部分会出现剧烈的波动，因而需要对一定的频带通常高频部分会出现剧烈的波动，因而需要对一定的频带进行进行光滑处理光滑处理，用一段或几段直线来表示。光滑计算的频，用一段或几段直线来表示。光滑计算的频带划分区间如表带划分区间如表8-1所示：所示：o用用1/n倍频带法倍频带法消除实测路面的高频波动。消除实测路面的高频波动。o在规定的带宽内对功率谱密度进行平均计算其在规定的带宽内对功率谱密度进行平均计算其光滑计算公式为：光滑计算公式为：o式中：

3、式中： 为在第为在第i个频带内的光滑功率谱密度个频带内的光滑功率谱密度 为频率下限为频率下限 ， 为频率上限，为频率上限， 为频率分辨率为频率分辨率0.5( )()( )( )( )LlLhlnBen iS nS in in i11( )( )(0.5)()( )( )HLnhHHj nhlS j Ben inBe S nn in i( )S i( )/0.5)HhnINT n iBe( ( )/0.5)LlnINT n iBelnhnBeo对于多道路面不平度的统计特性，以各通道对于多道路面不平度的统计特性，以各通道的功率谱密度函数和各通道间的互功率谱密的功率谱密度函数和各通道间的互功率谱密度

4、函数或相关函数来描述（度函数或相关函数来描述（相关函数曲线相关函数曲线）o式中式中 ： 为左右轮迹路面输入的互谱，为左右轮迹路面输入的互谱， 为为左轮迹路面输入的自谱，左轮迹路面输入的自谱， 为右轮迹路面输为右轮迹路面输入的自谱。入的自谱。LRSLLSRRS)()(| )(|)(2nSnSnSncohRRLLLR一、频域模型一、频域模型o路面等级路面等级：对于不同等级的路面，主要区别在于：对于不同等级的路面，主要区别在于路面粗糙程度的不同，通常用路面不平度系数路面粗糙程度的不同，通常用路面不平度系数 来表示其粗糙程度。来表示其粗糙程度。o路面输入模型的建立依据路面输入模型的建立依据：实验结果的

5、提取：实验结果的提取o路面谱路面谱(频域模型频域模型) 路面不平度路面不平度(时域模型时域模型)0G1、单轮路面谱、单轮路面谱0( )pS nG n1020()( )()PddPddnGnnnS nnGnnn 0Gdno空间频率谱：空间频率谱： （单斜率）（单斜率） where: p=2.59 n=0.014cycle/m -路面不平度系数，表征路面粗糙程度路面不平度系数，表征路面粗糙程度 -双对数坐标下曲线折点空间频率，双对数坐标下曲线折点空间频率，p-斜率常取斜率常取22.5， 一般取一般取2o时间频率谱：时间频率谱：10()ppG uSff02()G uSff（p=2）f=unu-车速车

6、速n-空间频率空间频率1、单轮路面谱、单轮路面谱11122 22122( )( )( )( )( )Sn SnSnSn Sn1122221211122212221( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )jfjnLjnLSnSnS nSnSn HwS n eS n eSnSn HwS n e 22 221( )( )1jnLjnLeSnS ne21( )()q tq tLu2、双轮模型、双轮模型11121314212223244 43132333441424344( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )

7、Sn Sn Sn SnSn Sn Sn SnSnSn Sn Sn SnSn Sn Sn Sn11223344212212211( )( )( )( )( )( )( )( )SnSnSnSnS nSncohnSn12123411( )( )( )( )SncohncohnSn12113433( )( )( )( ) ( )( )( )( )( ) ( )Sncoh h Sncoh h S nSncoh h Sncoh h S nLu2131121411( )( )( )( )( )jnLjnLSnSn coh h eSnSn e22224 422221( )( )( )1( )( )( )(

8、)1( )( )( )1jnLjnLjnLjnLjnLjnLjnLjnLcoh hcoh h eecoh hecoh h eSnS ncoh h eecoh hecoh h ecoh h3. 四轮模型四轮模型二、时域模型二、时域模型o时域模型的构筑依据：实现路面谱特征时域模型的构筑依据：实现路面谱特征o1、三角级数合成法、三角级数合成法o2、时间序列分析法（、时间序列分析法（AR模型）模型） 式中：式中： 为待定系数。为待定系数。11( )()niiiq tA wt2iwi1110( )( )( )( )nnnna q taqta q tabw t01,naaa3、积分白噪声路面模型、积分白噪

9、声路面模型o由由02()G uSff()()()q wHjw W w2202()()()()2G uSfHffSfS w2220212()2G uH jww22020004()2()()2()( )2( )G uHjwwG uHjwjwjwq wG uWwq tG uWt4、滤波白噪声模型、滤波白噪声模型22022000( )( )2()G uS fH fffG uH jwjww002wf0000()()2()( )2( )2( )jwq ww q wG uWwq tf q tG uW t( )( )H wcoh wLu 0 ( ) ( )2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( )q wA q

10、 tG uBwxx tBw w tx tAxx tBx w to对车辆而言，大多数路面基本上都可看作是随对车辆而言，大多数路面基本上都可看作是随机输入，但实际中还是有很多其他形式的输入机输入，但实际中还是有很多其他形式的输入。o这些特殊路面输入有些是实际中自然形成的，这些特殊路面输入有些是实际中自然形成的，有些是供试验专用的。有些是供试验专用的。o汽车可靠性强化试验道路有汽车可靠性强化试验道路有20多种典型路面。多种典型路面。o下面对四种典型路面做一介绍：下面对四种典型路面做一介绍：1、石块路（比利时路）、石块路（比利时路）o汽车行业一致认同的汽车可靠性行驶试验路面。该路面汽车行业一致认同的汽

11、车可靠性行驶试验路面。该路面的空间频率高于的空间频率高于0.15 （波长（波长 ），路面等级为），路面等级为E级，并且路面谱指数小于级，并且路面谱指数小于2.2、卵石路、卵石路o汽车在卵石路上行驶时，除了引起垂直跳动外，不规则汽车在卵石路上行驶时，除了引起垂直跳动外，不规则分布的卵石还对车辆、转向系统和悬架系统造成较大的分布的卵石还对车辆、转向系统和悬架系统造成较大的纵向和横向冲击。卵石路的路面谱指数接近于纵向和横向冲击。卵石路的路面谱指数接近于1，路面等，路面等级为级为F级。级。1m6.66m3、扭曲路、扭曲路o扭曲路由左右两排互相交错分布的凸块组成，主扭曲路由左右两排互相交错分布的凸块组成

12、，主要是汽车产生强烈的扭曲，以检验车辆的车架、要是汽车产生强烈的扭曲，以检验车辆的车架、车身结构强度和各系统的连接强度、干涉等。车身结构强度和各系统的连接强度、干涉等。o扭曲路功率谱密度峰值的宽度可达到扭曲路功率谱密度峰值的宽度可达到6.88.3m，峰值功率高达峰值功率高达E级级o4、搓板路、搓板路o搓板路每个凸起近似于正弦波，是砂石路上常见的路况搓板路每个凸起近似于正弦波，是砂石路上常见的路况。波长范围为。波长范围为0.51.1m，主要用于汽车的振动特性、平顺，主要用于汽车的振动特性、平顺性、可靠性试验。为了造成左右车轮的相位差，常将左性、可靠性试验。为了造成左右车轮的相位差，常将左右两侧的搓板错位布置或斜置某一角度。其峰值功率高