[發(fā)明專利]一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動(dòng)力學(xué)建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810475810.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN108733917B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉夫云;張智聰;楊超;伍建偉;趙亮亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 周雯

本發(fā)明公開了一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動(dòng)力學(xué)建模方法，通過建立載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型中力學(xué)元件的傳遞矩陣；對(duì)其進(jìn)行合理的假設(shè)，得到具有載貨汽車特點(diǎn)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型；基于傳遞矩陣法理論，確定載貨汽車元件編號(hào)、傳遞方向和切割位置；模塊化建立載貨汽車的傳遞矩陣方法，離散每個(gè)模塊中的元件，進(jìn)行子模塊傳遞矩陣的建立，通過拼裝得到載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型的總傳遞矩陣，建立載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型；在頻域內(nèi)，通過路面譜輸入，根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，對(duì)建立模型，進(jìn)行固有特性和動(dòng)態(tài)特性分析。本發(fā)明方法提高了建模的效率、準(zhǔn)確性和代碼的重用率，為載貨汽車平順性分析提供理論的依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車工程領(lǐng)域，具體是一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動(dòng)力學(xué)建模方法。

背景技術(shù)

隨著運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，載貨汽車成為必不可少的交通工具，人們對(duì)其要求越來越高，對(duì)平順性也提出更高要求。平順性是貨車重要的性能指標(biāo)之一，該指標(biāo)反映了貨車的振動(dòng)激烈情況，不僅關(guān)系著運(yùn)輸?shù)男始翱煽啃浴⒘悴考膲勖腿加徒?jīng)濟(jì)性等，而且嚴(yán)重的會(huì)危害到人體安全。

為改善貨車的平順性，首先需要進(jìn)行的是對(duì)汽車系統(tǒng)建模研究。然而，對(duì)于汽車這一復(fù)雜的多體系統(tǒng)，目前常用的牛頓-歐拉法、凱恩法和拉格朗日法等的動(dòng)力學(xué)建模與仿真方法，都存在著總體動(dòng)力學(xué)方程建立繁瑣、易出錯(cuò)、矩陣存儲(chǔ)量大以及計(jì)算效率低下等問題，成為平順性建模與仿真的技術(shù)瓶頸。

因此，針對(duì)載貨汽車多體系統(tǒng)，人們迫切需要一種精確高效的建模方法，為載貨汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化提供理論依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動(dòng)力學(xué)建模方法，該方法解決了現(xiàn)有的方法中無法高效、準(zhǔn)確的建立載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型的問題，易編程，涉及矩陣存儲(chǔ)量低和代碼重用率高，能準(zhǔn)確快速的進(jìn)行載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型建立，并用于動(dòng)態(tài)特性分析。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動(dòng)力學(xué)建模方法，具體包括如下步驟：

1)建立載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型中力學(xué)元件的傳遞矩陣，并以庫的形式存儲(chǔ)，以便調(diào)用；

2)對(duì)載貨汽車進(jìn)行合理的假設(shè)，得到具有載貨汽車特點(diǎn)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，并確定載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型的物理參數(shù)、力學(xué)參數(shù)和外形尺寸參數(shù)；

3)基于多體系統(tǒng)傳遞矩陣法理論，確定步驟2)中載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型的元件編號(hào)、傳遞方向和切割位置；

4)基于模塊化建立載貨汽車的傳遞矩陣方法，把載貨汽車分割成前簧下質(zhì)量、后簧下質(zhì)量、車架總成和駕駛室及座椅系統(tǒng)四大子模塊，并利用步驟3)和調(diào)用步驟1)的庫，進(jìn)行子模塊傳遞矩陣的建立，通過拼裝得到載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型的總傳遞矩陣，建立載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型；

5)在頻域內(nèi)，通過路面譜輸入，根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，對(duì)步驟4)所建立的載貨汽車動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，得到駕駛室座椅底部中心的加速度功率譜密度曲線。

所述(1)中，建立的力學(xué)元件傳遞矩陣包括集中質(zhì)量塊矩陣、彈簧矩陣、多輸入單輸出的平面剛體矩陣、歐拉伯努利梁矩陣和虛擬剛體矩陣，其傳遞矩陣分別為：

所述集中質(zhì)量塊矩陣為：

所述彈簧矩陣為：

所述多輸入單輸出的平面剛體矩陣為：

式中