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车辆—路面系统耦合振动分析及乘坐舒适度评价
| 论文题名： | 车辆—路面系统耦合振动分析及乘坐舒适度评价 |
| 关键词： | 车辆-路面系统;乘坐舒适度;路面不平顺;竖向环境振动;侧向风荷载;耦合振动;模态叠加法 |
| 摘要： | 针对车辆在路面上行驶的实际情况，将车辆-路面系统简化分解为“车辆振动简化模型”、“轮胎-路面应力接触模型”和“刚性路面结构力学响应模型”3个子系统，建立车辆-路面系统的耦合振动分析模型及其平衡方程，从理论上研究车辆与路面的相互作用和系统的动力响应等问题;将人体纳入到车辆-路面系统中，考虑人体与车辆的耦合作用，通过分析人体振动而对车辆的乘坐舒适度进行评价;并对车辆-路面系统在外部激励如竖向环境振动、侧向风荷载作用下耦合系统的振动进行了探讨;研究成果可为致力于提高车辆乘坐舒适度的车辆设计奠定基础。本文的主要研究内容及成果如下: 1、路面不平顺是引起车路系统耦合振动的重要激励源;首先介绍了路面不平顺的两种常用的模拟方法;然后基于路面不平顺的时域功率谱密度函数，采用三角级数法和Fourier逆变换法模拟了各种等级的路面不平顺样本值。 2、建立车辆-路面系统耦合振动分析模型，并分别推导出三个子系统的运动方程，分别采用模态叠加法和有限单元法对系统耦合方程组进行解耦，编制了采用逐步积分法求解方程组的Matlab程序;通过计算实例对本文模型和程序的准确性进行了验证，并对车辆、路面、路基各参数，车辆运动速度，以及路面不平顺值对车辆-路面系统的耦合振动的影响进行了探讨。 3、介绍了人体动力模型和车辆乘坐舒适度的评价方法;建立人体-车辆-路面系统耦合振动方程，采用数值计算方法对耦合系统的动力反应进行分析，并对车辆乘坐舒适度进行了评价;对车辆、路面、路基各参数，车辆运动速度，以及路面不平顺值对车辆乘坐舒适度的影响进行了探讨。 4、竖向环境振动和侧向风荷载是车辆-路面系统的重要外部激励源，分别建立竖向环境振动和侧向风荷载作用下人体-车辆-路面系统耦合振动方程，采用数值计算方法对耦合系统的动力反应进行分析，并对车辆乘坐舒适度进行评价;对竖向环境振动参数和风荷载参数对系统振动的影响进行了分析。 5、为了精确评价车辆乘坐舒适度，对传统的车路耦合振动模型进行改进和完善，建立起用于车辆乘坐舒适度评价的车路系统耦合振动的三维模型，并将其仿真结果与传统模型进行对比，探讨了改进后模型的准确性和必要性。为了准确分析外部环境激励对车路系统振动的影响，建立了可以考虑车辆侧向滑动的竖向和横向激励共同作用下的车路耦合振动方程，讨论了竖向和横向激励耦合分析的必要性。 |
| 作者： | 张丙强 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 李亮 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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