[發明專利]一種機理與數據聯合驅動的運輸振動建模方法

有效

• 申請號: 202110562014.2
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113239558B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 康甜;向吳維凱;王文;張高楠
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 田高潔

1.一種機理與數據聯合驅動的運輸振動建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，在多體動力學模型基礎上，引入隨速度變化的路面不平整激勵G_d、車輪非圓轉動激勵G_t、發動機非平衡轉動激勵G_m并結合車輪振動的結構傳遞函數H₁、懸架振動的結構傳遞函數H₂、車廂振動的結構傳遞函數H₃，形成從路面到車廂底板振動的主要激勵源和傳遞關系的物理模型；

步驟二，獲取振動數據，計算模型中的參數；輸入參數為路面不平整激勵G_d(n)、P₁、P₂、P₃、v、輪胎滾動半徑R、發動機轉速ω，分別計算路面不平整激勵的時間頻率f_r、車輪非圓轉動激勵的頻率f_t、發動機非平衡轉動激勵的頻率f_m，通過f_m和f_t識別出輸入的振動加速度功率譜中車輪非圓轉動激勵和發動機非平衡轉動激勵的頻帶寬度，得出兩類形狀函數的半寬；將獲取的振動數據中周期性激勵頻帶寬度內的激勵頻段剔除；計算車輪振動的結構傳遞函數H₁、懸架振動的結構傳遞函數H₂、車廂振動的結構傳遞函數H₃，分別提取出車輪非圓轉動激勵G_t激勵幅值A_t、發動機非平衡轉動激勵G_m的激勵幅值A_m，來修正H₁修正完成后，對不同速度下周期性激勵主要階次的幅值進行擬合，擬合后計算其它速度下上述階次周期性激勵的幅值；

將路譜的空間頻率轉換為時間頻率:

f_r＝n·v

式中，f_r為路面不平整激勵的時間頻率，n為空間頻率，v為行駛速度；

計算車輪非圓轉動頻率:

f_t＝k·v/(2π·R)

式中，f_t為車輪非圓轉動激勵的頻率，k為頻率階數，R為輪胎的滾動半徑；

計算發動機非平衡轉動頻率:

f_m＝k·ω/60

利用f_m和f_t識別出實測振動加速度功率譜中兩類周期性激勵的頻帶寬度，確定出兩類形狀函數的半寬；其中P₁為軸頭振動響應、P₂為車架振動響應、P₃為車廂振動響應，

步驟三，模型中的參數計算完成后、完成模型的建立；利用建立的模型對不同速度、不同路譜輸入條件下的車輛軸頭、車架和車廂底板的振動加速度功率譜密度進行預測。

2.根據權利要求1所述的一種機理與數據聯合驅動的運輸振動建模方法，其特征在于，所述的引入隨速度變化的路面不平整激勵G_d、車輪非圓轉動激勵G_t、發動機非平衡轉動激勵G_m并結合車輪振動的結構傳遞函數H₁、懸架振動的結構傳遞函數H₂、車廂振動的結構傳遞函數H₃，形成從路面到車廂底板振動的主要激勵源和傳遞關系的物理模型，其中的參數的關系如下式所示：

其中的P₁為軸頭振動響應、P₂為車架振動響應、P₃為車廂振動響應。

3.根據權利要求1所述的一種機理與數據聯合驅動的運輸振動建模方法，其特征在于，獲取的振動數據中同時包含了對寬頻激勵和對周期性激勵的響應，為從實測振動數據中分離出周期性激勵G_t和G_m，進一步假定共振時不同階次激勵的幅值按照線性疊加，則有

A_m,n、A_t,n是第n階周期性激勵頻率處的幅值；F_m、F_t是描述周期性激勵的形狀函數，F_m,n、F_t,n為第n階周期性激勵的形狀函數，峰值頻率點處幅值為1，根據測量結果進行抽象得到，式中，d是半寬，x是分析的譜線頻率，f_n是周期性激勵的第n階頻率。