[01402402]基于IFFT法的四轮相关路面时域建模系统V1.0

随着人们对汽车平顺性的要求不断提高,越来越多的学者逐渐认识到汽车振动系统非线性动力学分析的重要性,并通过建立非线性动力学模型来提高平顺性仿真的精度、以及预测与优化的质量。然而,以往研究大多是将汽车平顺性振动系统假定为线性系统,一般采用频域分析方法对系统进行分析,在路面不平度的激励下,通过路面功率谱密度函数利用传递函数来计算平顺性的评价指标。但是,为了获得良好的车辆振动特性,车辆很多元件都具有一定的非线性,如渐变刚度的悬架、钢板弹簧、橡胶减振器、液压减振器等元件。随着非线性元件在汽车上的应用,以及汽车各部件的轻量化的发展（需要计及部件的柔性）,所建立的动力学模型是一个刚柔耦合非线性动力学模型,汽车已然是一个非线性振动系统。非线性振动系统会有一些独特的动力学效应,如分岔、混沌等。因此,传统的频域分析方法已经难以满足工程实际的要求,目前大多采用时域方法进行动力学仿真分析,在路面不平度的描述也产生了多种时域模拟方法。为了奠定载货汽车平顺性的非线性振动分析的基础,本仿真系统对路面不平度采用时域模拟方法。路面不平度时域建模的主要方法有：谐波叠加法、滤波白噪声法、ARMA模型法和IFFT法（逆傅里叶变换法）等。 在很多文献中分别对这几种方法的优缺点进行了分析比较,并进行了系统的总结。在文献对比分析不同路面时域建模方法的基础上,本仿真系统采用IFFT法来建立路面随机激励的时域模型。该方法的主要思想是：首先,对随机激励的功率谱密度进行离散采样,根据功率谱密度的定义反求幅值谱;然后,生成随机相位;最后,利用逆快速傅里叶变换重构该随机信号的时域模型。通过这三个步骤即可建立路面不平信号的时域模型。事实上,汽车在运行过程中,汽车的轮胎具有一定的径向跳动量（轮胎径向跳动一般指由于制造误差、安装精度等原因,使得轮胎绕质心旋转时,轮胎的几何中心偏离旋转中心而造成轮胎旋转不平衡的状态。轮胎径向跳动所产生的激励呈周期性变化规律,激励的频率与汽车的车速成正比）,实际中应予以考虑。所以,本仿真系统还考虑轮胎径向跳动量,并与IFFT法得到的四轮相关路面的时域模型进行叠加,得到了考虑轮胎径向跳动量的四轮相关路面时域模型。