CN105973189A - 软路面路面不平度加载谱的获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种软路面路面不平度加载谱的获取方法，包括以下步骤：A、使用牵引车拉动独轮车在待测软路面上行驶，测量独轮车的轮胎振动的垂直加速度信号，进行3次以上，得到相应数量的垂直加速度信号；B、对各垂直加速度信号去除信号中的噪声因子及趋势项得到各个预处理加速度信号；C、将各个预处理加速度信号经过如下处理：C1、将预处理加速度信号进行积分，得到速度信号；C2、将速度信号去除趋势项后进行积分得到位移信号，将位移信号去除趋势项后得到预处理位移信号；D、采用双参数雨流计数对各个预处理位移信号进行重构之后得到路面不平度加载谱。该获取方法克服现有技术精度低、可靠性低的缺陷，具有精度高、加载谱周期长的优点。

Description

软路面路面不平度加载谱的获取方法

技术领域

本发明涉及路面不平度仿真领域，具体涉及一种软路面路面不平度加载谱的获取方法。

背景技术

目前，大多数涉及平顺性仿真，或者路面不平度对机械结构振动仿真时，对路面不平度的获取只是通过国家标准路面谱的功率谱密度参数，并通过相关软件拟合得到；根据路面粗糙度不同所划分的不同等级，每个等级本身就有一定的范围，并不能代表实际路面不平度谱数据；而且对于软路面路面不平度的获取国内外也显有研究。

综上所述，现有技术存在下述缺陷：

1、对路面路面不平度的采集通过测试汽车轮胎轴头的加速度信号，这种采集方式受轮胎包络性影响较大，精度低。

2.对获取路面不平度加速度数据去噪处理精度不高，可靠性偏低。

3仅通过国家标准路面谱的参数所拟合的路面不平度谱，实用性低，没有针对性。

4对路面不平度较长周期的加载谱获取鲜有研究。

发明内容

本发明旨在提供一种软路面路面不平度加载谱的获取方法，该方法克服现有技术精度低、可靠性低及适用性低的缺陷，具有精度高、可靠性高及适用性强的特点。

本发明的技术方案如下：

A、使用牵引车拉动独轮车在待测软路面上行驶，测量独轮车的轮胎振动的垂直加速度信号，进行3次以上，得到相应数量的垂直加速度信号；

B、对各垂直加速度信号进行预处理，去除信号中的噪声因子及趋势项得到各个预处理加速度信号；

C、将各个预处理加速度信号经过如下处理后得到各个预处理位移信号：

C1、将预处理加速度信号进行积分，得到速度信号；

C2、将速度信号去除趋势项后进行积分得到位移信号，将位移信号去除趋势项后得到预处理位移信号；

D、采用双参数雨流计数对各个预处理位移信号进行重构之后得到路面不平度加载谱。

优选地，所述的步骤B的具体步骤如下：

B1、将垂直加速度信号通过经验模态分解为本征模态函数分量时域信号；

B2、对本征模态函数分量时域信号进行频域转化，得到本征模态函数分量频域信号；

B3、将本征模态函数分量的频域信号中的不相关高频信号舍去；

B4、将本征模态函数分量的频域信号中的低频分量进行去除趋势项处理后得到新的低频分量；将本征模态函数分量的频域信号中的中高频分量进行小波阈值去噪处理处理后得到新的高频分量；将新的低频分量与新的高频分量重组合成预处理加速度信号。

优选地，所述的步骤C的具体步骤如下：

C1、将预处理加速度信号进行积分，得到速度信号；

设预处理加速度信号为acc(t)，积分后得到的速度信号：vel(t)+τ，其中τ为趋势项：

∫acc(t)dt＝vel(t)+τ (1)；

C2、将速度信号去除趋势项τ后进行积分得到位移信号：dis(t)+γ，其中γ为趋势项，去除趋势项γ后得到预处理位移信号dis(t)：

∫vel(t)dt＝dis(t)+γ (2)。

优选地，所述的步骤D的具体步骤如下：

D1、对各位移信号进行雨流计数得到各雨流矩阵，将各雨流矩阵叠加之后得到叠加雨流矩阵；

D2、对叠加雨流矩阵进行外推后得到外推雨流矩阵；

D3、对外推雨流矩阵进行重构得到路面不平度加载谱。

本发明采用特有的独轮车对软路面的路面不平度进行采集，减小了轮胎包络性对采集信号的影响，从源头保证信号的精度与可靠性；通过预处理对信号中的噪声已经趋势项进行去除后，再转换为位移信号，使得获取的位移信号精度更高；通过多次采集获取的位移信号结合双参数雨流计数进行外推及重构得到长周期的路面不平度加载谱，巧妙地采用双参数雨流计数法来统计位移-时间的双参数，对加载谱进行扩展，进而克服地理条件的限制对采集信号周期短的制约，实现长周期加载谱的获取。

附图说明

图1为本发明提供的软路面路面不平度加载谱的获取方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的软路面路面不平度加载谱的获取方法，包括以下步骤：

A、使用牵引车拉动独轮车在待测软路面上行驶，测量独轮车的轮胎振动的垂直加速度信号，进行3次，得到相应数量的垂直加速度信号；

B、对各垂直加速度信号进行预处理，去除信号中的噪声因子及趋势项得到各个预处理加速度信号；

所述的步骤B的具体步骤如下：

B1、将垂直加速度信号通过经验模态分解为本征模态函数分量时域信号；

B2、对本征模态函数分量时域信号进行频域转化，得到本征模态函数分量频域信号；

B3、将本征模态函数分量的频域信号中的不相关高频信号舍去；

B4、将本征模态函数分量的频域信号中的低频分量进行去除趋势项处理后得到新的低频分量；将本征模态函数分量的频域信号中的中高频分量进行小波阈值去噪处理处理后得到新的高频分量；将新的低频分量与新的高频分量重组合成预处理加速度信号；

C、将各个预处理加速度信号经过如下处理后得到各个预处理位移信号：

C1、将预处理加速度信号进行积分，得到速度信号；

设预处理加速度信号为acc(t)，积分后得到的速度信号：vel(t)+τ，其中τ为趋势项：

∫acc(t)dt＝vel(t)+τ (1)；

C2、将速度信号去除趋势项τ后进行积分得到位移信号：dis(t)+γ，其中γ为趋势项，去除趋势项γ后得到预处理位移信号dis(t)：

∫vel(t)dt＝dis(t)+γ (2)；

D、采用双参数雨流计数对各个预处理位移信号进行重构之后得到路面不平度加载谱；

所述的步骤D的具体步骤如下：

D1、对各位移信号进行雨流计数得到各雨流矩阵，将各雨流矩阵叠加之后得到叠加雨流矩阵；

D2、对叠加雨流矩阵进行外推后得到外推雨流矩阵；

D3、对外推雨流矩阵进行重构得到路面不平度加载谱。

本实施例的经验模态分解(emd)采用以下参考文献中的方法：Boudraa A O,Cexus J C.EMD-based signal filtering[J].Instrumentation and Measurement,IEEE Transactionson,2007,56(6):2196-2202；

本实施例的雨流计数采用以下参考文献中的方法：金德新.改进的雨流计数法应用于随机载荷下的寿命预测[J].鞍钢技术。

Claims (4)

1.软路面路面不平度加载谱的获取方法，其特征在于包括以下步骤：

A、使用牵引车拉动独轮车在待测软路面上行驶，测量独轮车的轮胎振动的垂直加速度信号，进行3次以上，得到相应数量的垂直加速度信号；

B、对各垂直加速度信号进行预处理，去除信号中的噪声因子及趋势项得到各个预处理加速度信号；

C、将各个预处理加速度信号经过如下处理后得到各个预处理位移信号：

C1、将预处理加速度信号进行积分，得到速度信号；

C2、将速度信号去除趋势项后进行积分得到位移信号，将位移信号去除趋势项后得到预处理位移信号；

D、采用双参数雨流计数对各个预处理位移信号进行重构之后得到路面不平度加载谱。

2.如权利要求1所述的软路面路面不平度加载谱的获取方法，其特征在于：

所述的步骤B的具体步骤如下：

B1、将垂直加速度信号通过经验模态分解为本征模态函数分量时域信号；

B2、对本征模态函数分量时域信号进行频域转化，得到本征模态函数分量频域信号；

B3、将本征模态函数分量的频域信号中的不相关高频信号舍去；

B4、将本征模态函数分量的频域信号中的低频分量进行去除趋势项处理后得到新的低频分量；将本征模态函数分量的频域信号中的中高频分量进行小波阈值去噪处理处理后得到新的高频分量；将新的低频分量与新的高频分量重组合成预处理加速度信号。

3.如权利要求1所述的软路面路面不平度加载谱的获取方法，其特征在于：

所述的步骤C的具体步骤如下：

C1、将预处理加速度信号进行积分，得到速度信号；

设预处理加速度信号为acc(t)，积分后得到的速度信号：vel(t)+τ，其中τ为趋势项：

∫acc(t)dt＝vel(t)+τ (1)；

C2、将速度信号去除趋势项τ后进行积分得到位移信号：dis(t)+γ，其中γ为趋势项，去除趋势项γ后得到预处理位移信号dis(t)：

∫vel(t)dt＝dis(t)+γ (2)。

4.如权利要求1所述的软路面路面不平度加载谱的获取方法，其特征在于：

所述的步骤D的具体步骤如下：

D1、对各位移信号进行雨流计数得到各雨流矩阵，将各雨流矩阵叠加之后得到叠加雨流矩阵；

D2、对叠加雨流矩阵进行外推后得到外推雨流矩阵；

D3、对外推雨流矩阵进行重构得到路面不平度加载谱。