[发明专利]在越野道路随机激励下车辆及工作装置的应力计算方法

摘要

本发明公开了一种在越野道路随机激励下及工作装置的应力计算方法，方法包括：使用GRNN神经网络方法对越野路面的载荷进行反向识别，构建出路面PSD；通过约束车轮与地面接触点处对车辆的模态分析；使用随机动力学分析方法得到模态应力分量的均值与协方差矩阵；最后使用奇异值分解技术与近似逆卡方累积密度函数的方法，快速估算结构VonMises应力。本发明能够对车辆及其工作装置在越野道路的路面功率谱密度的进行快速识别，并能够快速、准确的计算出受动态随机载荷时车辆结构及其工作装置的结构应力。

主权项

1.一种在越野道路随机激励下车辆结构的应力计算方法，其特征在于，方法步骤如下：步骤S1：在试验车上设置GPS车速传感器，在试验车的悬架上设置悬架位移行程传感器，在悬架与车身连接处设置车身加速度传感器，在车内设置多通道同步数据采集系统，在平直试验道路上安装脉冲输入凸块，试验车以一定车速通过脉冲输入凸块，采集上述GPS车速传感器、悬架位移行程传感器和车身加速度传感器的测试数据；步骤S2：对试验车辆使用GRNN和二自由度振动系统动力学模型辨识轮胎参数和悬架参数，从而计算得到轮胎与悬架系统的频率响应函数；步骤S3：当试验车辆以等间隔的若干组车速匀速地在越野道路上行驶时，采集车速信号和加速度传感器的车身加速度信号；步骤S4：通过GRNN和轮胎‑悬架系统的频率响应函数；得到该试验车辆在当前车速下的越野路面加速度输入PSD；步骤S5：车辆及其工作装置的有限元模型包括车辆底盘系统模型、工作装置模型和驾驶室模型，其中车辆底盘系统包括轮胎模型、悬架模型、车架模型和车桥模型，工作装置根据实际情况进行建模；使用有限元软件计算在车轮与路面接触点约束下，考虑轮胎与悬架弹性支撑的车辆及其工作装置的模态，包含模态频率和模态阵型；步骤S6：使用有限元法的随机动力学方法，以路面加速度输入功率谱密度函数为激励，车辆及其工作装置模态为计算对象，求得车辆及其工作装置的模态应力；因各模态应力服从正态分布，得到应力协方差矩阵Sδ；步骤S7：使用SVD方法分别得到VonMises应力系数矩阵V的正交矩阵UV、对角矩阵∑V和应力协方差矩阵Sδ的对角阵D；步骤S8：计算概率为p条件下的卡方概率对角阵Gp；步骤S9：由应力协方差矩阵S_δ的对角阵D对角元素组成的列矩阵d，及矩阵d的最大元素，使用构造的逆卡方累积分布函数计算得到超过1‑p概率下的VonMises应力步骤S10：将计算得到的VonMises应力映射到对应的单元节点上绘制得到在概率为p条件下的VonMises应力均方根的分布云图。