CN111581859B - 一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法及系统 - Google Patents
一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法及系统，包括，分别提取板簧非线性动力学数据和减振器非线性动力学数据；将提取的两种非线性动力学数据进行拟合，利用非线性动力学关系数学表达，构建非线性动力学数学模型；利用实车结构建立目标商用车振动模型，并构建平顺性仿真路面；将非线性动力学数学模型替换目标商用车振动模型，连接平顺性仿真路面，建立悬架耦合非线性的商用车平顺性模型；对商用车平顺性模型进行平顺性仿真计算获得频率加权均方根值，分析对目标商用车的平顺性。本发明方法克服传统平顺性建模方法中引入的计算误差，提升仿真计算建模与分析效率，为商用车平顺性设计、整改及优化提供准确的计算结果。
Description
技术领域
本发明涉及汽车工程技术领域，尤其涉及一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法及系统。
背景技术
汽车于社会生产具有重要作用。车辆平顺性定义为：在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。平顺性不仅影响乘员乘坐舒适性，对安全性与燃油经济性也产生明显影响。此外，由于国内外经济快速发展，驾驶员对车辆平顺性亦提出更高要求。为提升车辆竞争能力，有必要对其平顺性进行深入研究。
计算机仿真计算与实车测试是车辆平顺性研究与优化的主要途径，后者开展周期长、要求系列软硬件支持，应用成本较高，限于此，仿真计算得以广泛应用与快速发展。目前，面向商用车平顺性的仿真计算方法主要有：(1)在多体动力学软件ADAMS中根据实车结构建立多体动力学模型以进行平顺性仿真计算；(2)基于拉格朗日理论或牛顿第二定律建立车辆振动微分，并据之在MATLAB/Simulink建立平顺性模型以开展仿真计算。进一步地，为便于建模实现，方法(2)在建模过程中通常忽略悬架非线性动力学关系及其组件安装姿态等因素对其产生的影响。基于此，提出一种基于悬架耦合非线性的商用车平顺性建模与分析方法对车辆车辆性能提升具有重要意义。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明提供了一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，能够解决现有建模方式中由悬架参数与结构姿态简化造成的平顺性仿真计算不准确的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，分别提取板簧非线性动力学数据和减振器非线性动力学数据；将提取的两种所述非线性动力学数据进行拟合，利用非线性动力学关系数学表达，构建非线性动力学数学模型；利用实车结构建立目标商用车振动模型，并构建平顺性仿真路面；将所述非线性动力学数学模型替换所述目标商用车振动模型，连接所述平顺性仿真路面，建立悬架耦合非线性的商用车平顺性模型；对所述商用车平顺性模型进行平顺性仿真计算获得频率加权均方根值，并分析所述频率加权均方根值对所述目标商用车的平顺性。
作为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的一种优选方案，其中：所述板簧非线性动力学数据提取包括，利用铁木辛柯梁理论、有限元理论建立板簧动力学模型，提取所述非线性动力学数据；所述减振器非线性动力学数据提取包括，利用台架试验操作提取所述减振器非线性动力学数据。
作为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的一种优选方案，其中：所述板簧非线性动力学数据包括，前悬板簧非线性动力学数据和平衡悬架板簧非线性动力学数据，其中，所述前悬板簧非线性动力学数据提取包括，在所述板簧与大地、所述板簧与吊耳及所述吊耳与所述大地连接位置添加旋转副或旋转约束；在所述板簧下安装点位置添加一个可调方向的Z向位移激励；进行动力学仿真计算得到所述板簧上安装点的Z向输出力之和；根据车辆实际情况设计方向可调范围，改变所述Z向位移激励方向后重复仿真计算并输出所述板簧上安装点Z向输出力之和，均匀完成可调范围内的仿真计算，得到所述下安装点位移激励、作用角度以及所述上安装点输出力三者的对应数据。
作为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的一种优选方案，其中：所述平衡悬架板簧非线性动力学数据提取包括，在所述板簧上安装点与所述大地连接位置添加旋转副或旋转约束；在所述板簧下前安装点及下后安装点位置分别添加一个大小可调的所述Z向位移激励；进行所述仿真计算，输出所述板簧上安装点的所述Z向输出力；根据所述车辆及所述板簧实际情况设计所述下安装点位移激励以模拟实车行驶时平衡悬架板簧的不同受力姿态，改变所述Z向位移激励大小后重复仿真计算，输出所述板簧上安装点Z向输出力，均匀完成设计范围内的仿真计算，得到所述下前安装点位移激励、下后安装点作用力以及所述上安装点输出力三者的对应数据。
作为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的一种优选方案，其中：建立所述目标商用车振动模型，包括，根据所述实车结构，构建所述目标商用车振动模型；利用能量法建立所述目标商用车振动模型的动力方程、势能方程及耗散能方程；对各方程中广义位移和广义速度进行求导并代入拉格朗日方程，获得目标商用车振动微分方程。
作为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的一种优选方案，其中：所述平顺性仿真路面包括，激发瞬态响应的冲击路面和激发稳态响应的随机路面；所述冲击路面包括，纵向截面形状为梯形、半圆形及正弦状的凸起；所述随机路面包括，利用滤波白噪声构建。
作为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的一种优选方案，其中：建立所述悬架耦合非线性的商用车平顺性模型，包括，利用所述非线性动力学数学模型替换所述目标商用车振动微分方程中的常值悬架参数，获得悬架耦合非线性的商用车振动微分方程；利用所述振动微分方程建立目标商用车振动计算模型；将所述目标商用车振动计算模型与所述平顺性仿真路面连接，建立悬架耦合非线性的目标商用车平顺性计算模型。
作为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的一种优选方案，其中：所述平顺性计算、分析包括，所述目标商用车平顺性模型利用所述平顺性仿真计算得到目标测点的振动加速度时域信号；分别进行功率谱计算、频率加权、积分与开方，获得所述频率加权均方根值；利用所述频率加权均方根值分析所述目标商用车的所述平顺性。
作为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析系统的一种优选方案，其中：包括，显示模块，用于显示仿真运动及计算结果，直观的分析比较所述计算结果，其包括主窗口单元和附属窗口单元，所述目标商用车平顺性模型仿真结果动画以及参数都在所述主窗口单元界面进行显示；计算单元，用于处理输入的参数、计算所述目标测点的振动加速度时域信号，以获得所述频率加权均方根值；输入输出管理模块与所述计算单元相连接，用于建立模型、确立正确的约束关系、输出所述计算结果，其包括模型建立单元和输出设置单元，所述模型建立单元用于建立所述模型，利用约束库对各部件之间确立正确的约束关系，所述输出设置单元用于输出所述计算结果，传输至分析模块；所述分析模块，用于分析比较所述计算结果，研究所述平顺性。
本发明的有益效果：本发明方法在较小程度上增加了建模复杂性，克服传统平顺性建模方法中将悬架参数进行简单线性处理与忽略悬架姿态等因素所引入的计算误差，提升仿真计算建模与分析效率，为商用车平顺性设计、整改及优化提供准确的计算结果与应用基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的流程示意图；
图2为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的板簧非线性动力学数据提取的约束及受力示意图；
图3为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的板簧非线性动力学数据示意图；
图4为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的目标商用车振动模型示意图；
图5为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的冲击路面类型示意图；
图6为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的基于悬架耦合非线性的商用车平顺性计算模型示意图；
图7为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法的目标测点的振动加速度时域示意图；
图8为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析系统的模块结构分布示意图；
图9为本发明所述的一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析系统的网络结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
在多体动力学软件ADAMS中根据实车结构建立多体动力学模型以进行平顺性仿真计算，仿真精度较高但建模复杂、耗时较长，且不便于同当前控制算法类研究热点进行结合；基于拉格朗日理论或牛顿第二定律建立车辆振动微分，并在MATLAB/Simulink建立平顺性模型以开展仿真计算，则建模简单、计算耗时短，便于进行仿真控制与智能优化的优势，但如何提升其建模与仿真精度是目前趋于解决的问题之一；分析上述两种仿真方法易知，将悬架参数进行简单的线性等效处理会降低仿真计算结果准确性。
参照图1～图7，为本发明的第一个实施例，提供了一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，其特征在于：包括，
S1：分别提取板簧非线性动力学数据和减振器非线性动力学数据。其中需要说明的是，板簧非线性动力学数据提取包括：
利用铁木辛柯梁理论、有限元理论建立板簧动力学模型，提取非线性动力学数据；
减振器非线性动力学数据提取包括：
利用台架试验操作提取减振器非线性动力学数据。
具体的，参照图3，板簧非线性动力学数据包括：
前悬板簧非线性动力学数据和平衡悬架板簧非线性动力学数据，其中，前悬板簧非线性动力学数据提取包括，
在板簧与大地、板簧与吊耳及吊耳与大地连接位置添加旋转副或旋转约束；
在板簧下安装点位置添加一个可调方向的Z向位移激励；
进行动力学仿真计算得到板簧上安装点的Z向输出力之和；
根据车辆实际情况设计方向可调范围，改变Z向位移激励方向后重复仿真计算并输出板簧上安装点Z向输出力之和，均匀完成可调范围内的仿真计算，得到下安装点位移激励、作用角度以及上安装点输出力三者的对应数据。
进一步的，平衡悬架板簧非线性动力学数据提取包括：
在板簧上安装点与大地连接位置添加旋转副或旋转约束；
在板簧下前安装点及下后安装点位置分别添加一个大小可调的Z向位移激励；
进行仿真计算，输出板簧上安装点的Z向输出力；
根据车辆及板簧实际情况设计下安装点位移激励以模拟实车行驶时平衡悬架板簧的不同受力姿态，改变Z向位移激励大小后重复仿真计算，输出板簧上安装点Z向输出力，均匀完成设计范围内的仿真计算，得到下前安装点位移激励、下后安装点作用力以及上安装点输出力三者的对应数据。
S2：将提取的两种非线性动力学数据进行拟合，利用非线性动力学关系数学表达，构建非线性动力学数学模型。
S3：利用实车结构建立目标商用车振动模型，并构建平顺性仿真路面。本步骤需要说明的是，建立目标商用车振动模型，包括：
根据实车结构，构建目标商用车振动模型；
利用能量法建立目标商用车振动模型的动力方程、势能方程及耗散能方程；
对各方程中广义位移和广义速度进行求导并代入拉格朗日方程，获得目标商用车振动微分方程。
进一步的，平顺性仿真路面包括：
激发瞬态响应的冲击路面和激发稳态响应的随机路面；
冲击路面包括，纵向截面形状为梯形、半圆形及正弦状的凸起；
随机路面包括，利用滤波白噪声构建。
S4：将非线性动力学数学模型替换目标商用车振动模型，连接平顺性仿真路面，建立悬架耦合非线性的商用车平顺性模型。其中还需要说明的是，建立悬架耦合非线性的商用车平顺性模型，包括：
利用非线性动力学数学模型替换目标商用车振动微分方程中的常值悬架参数，获得悬架耦合非线性的商用车振动微分方程；
利用振动微分方程建立目标商用车振动计算模型；
将目标商用车振动计算模型与平顺性仿真路面连接，建立悬架耦合非线性的目标商用车平顺性计算模型。
S5：对商用车平顺性模型进行平顺性仿真计算获得频率加权均方根值，并分析频率加权均方根值对目标商用车的平顺性。本步骤还需要说明的是，平顺性计算、分析包括：
目标商用车平顺性模型利用平顺性仿真计算得到目标测点的振动加速度时域信号；
分别进行功率谱计算、频率加权、积分与开方，获得频率加权均方根值；
利用频率加权均方根值分析目标商用车的平顺性。
参照图1，本实施例提供了一种基于悬架耦合非线性的商用车平顺性建模与分析方法，在小程度增加建模复杂性基础上建立更为准确的商用车平顺性模型，有效提升仿真计算建模与分析效率，为基于优化算法开展的平顺性优化与基于响应面法的平顺性分析提供准确的计算基础。
其中，板簧动力学模型建立主要有以下三种方法：
(1)基于铁木辛柯粱与多体动力学理论建立板簧动力学模型
应用多体动力学软件ADAMS将板簧离散为若干个刚体块，相邻的刚体块之间通过无质量的离散梁连接，各片板簧之间添加接触约束，刚体块之间连接的无质量梁阻尼矩阵和刚度矩阵与板簧的自身结构属性有关，ADAMS软件将根据板簧各簧片所选取的截面形状及其材料自动计算得到。
(2)基于有限元理论建立板簧动力学模型
根据目标板簧实际结构建立三维模型并导入有限元软件中进行网格划分、接触设置、属性赋予等以建立板簧动力学模型，多数有限元软件均可进行该部分操作。
(3)基于有限元与多体动力学理论建立板簧动力学模型
根据目标板簧分片实际结构建立其三维模型并导入有限元软件进行网格划分、属性赋予以及进行动力学计算输出mnf模态中性文件，将模态中性文件导入多体动力学软件ADAMS中并设置接触以建立板簧动力学模型。
进一步的，由于减振器仿真计算涉及固流热耦合分析，不便于计算得到较准确的减振器动力学数据，非线性动力学关系多通过台架试验获得，本实施例依据提取到的减振器非线性动力学数据如下表所示：
表1：驾驶室悬架减振器非线性动力学数据表。
表2：底盘悬架减振器非线性动力学数据表。
进一步的，对提取的悬架组件(板簧与减振器)非线性动力学数据进行数据拟合。
其中，K1：前悬板簧刚度，θ：板簧下安装点作用力方向同板簧Z向的夹角，q1：板簧下安装点的输入位移，K2：平衡悬架板簧刚度，q2：板簧前下安装点输入位移，q3：板簧后下安装点输入位移。
其中，Fcf、Fcr、Fc1与Fc2分别为驾驶室前悬减振器、驾驶室后悬减振器、底盘前悬减振器及平衡悬架减振器的阻尼力，vcf、vcr、vc1与vc2分别为驾驶室前悬减振器、驾驶室后悬减振器、底盘前悬减振器及平衡悬架减振器的压缩或拉伸速度。
进一步的，参照图4，建立目标商用车振动模型的目的是基于目标商用车的结构特点建立商用车振动模型，振动模型包括车轮、底盘悬架、驾驶室悬架、二类底盘、鞍座、驾驶室、座椅、驾驶员以及挂车，其中，前轮刚度、后轮刚度、后轮刚度及挂车车轮刚度下端与路面连接，上端连接其所对应的非簧载质量，非簧载质量上端通过悬架刚度与阻尼连接与二类底盘和挂车，二类底盘上端分别通过驾驶室悬置和鞍座连接驾驶室与挂车，驾驶室内座椅刚度与阻尼上端连接驾驶员，模型中相关参数含义及数值如表3所示：
表3：目标商用车振动模型相关参数表。
利用拉格朗日法与所述目标商用车振动模型进一步可推导出动力学微分方程，基于能量法的拉格朗日微分方程如下式：
其中，T：振动系统总动能，U：系统势能，D：系统耗散能，Qi：广义坐标qi所对应的广义力。
系统动能方程：
系统势能方程：
系统耗散能方程：
分别对动能方程、势能方程及耗散能方程中广义力与广义位移进行求导并代入拉格朗日微分方程得到目标商用车振动微分方程：
进一步的，利用目标商用车振动微分方程在MATLAB/Simulink中搭建振动模型。
再进一步的，参照图5，平顺性仿真路面建立包括激发瞬态响应的冲击路面与激发稳态响应的随机路面，其中，冲击路面指纵向截面形状为梯形、半圆形及正弦状的凸起，其尺寸大小较单减速带类似,随机路面通过下式建立：
参照图6，将目标商用车振动计算模型与平顺性仿真路面进行组合得到基于悬架耦合非线性商用车平顺性模型。
进一步的，参照图7，在MATLAB/Simulink软件中设置仿真时间、求解算法、求解步长后进行仿真计算，输出目标测点振动加速度时域信号a(t)，对时域信号进行功率谱计算并通过下式进行频率加权、积分及开方计算后可得到频率加权均方根值：
其中，w(f)与Ga(f)分别可通过下式进行表达：
根据计算得到的频率加权均方根值及国际标准ISO2631可对目标商用车平顺性进行评价与分析，为了验证本发明方法所提出的技术效果具有真实性、可行性，本实施例以目标商用实车与基于悬架耦合非线性商用车平顺性模型进行对比说明，目标商用实车由人工操作，在真实道路上进行测试，悬架耦合非线性商用车平顺性模型在仿真软件中进行自动化测试，分别在不同车速下进行仿真测试，获得两种测试方式下的频率加权均方根值，如下表所示：
表4：频率加权均方根数值表。
| 车速km/h | 目标商用车 | 悬架耦合非线性商用车平顺性模型 |
| 20km/h | 0.590 | 0.410 |
| 40km/h | 0.754 | 0.518 |
| 60km/h | 0.895 | 0.722 |
| 80km/h | 0.963 | 0.803 |
参照表4，基于悬架耦合非线性商用车平顺性模型与目标商用实车相比，变化趋势基本一致，均随着车速的增大而增大，但因平顺性模型的存在对驾驶室座椅地板处加速度振动特性有很大影响，平顺性车架固有频率增加，振动能量较为分散，使得本发明方法的加权均方根值较之目标商用车的加权均方根值有所减小，验证了本发明方法有效提升商用车的平顺性，为商用车平顺性设计、整改及优化提供准确的计算结果与应用基础，为乘客带来优越的舒适性。
实施例2
参照图8和图9，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析系统，包括：
显示模块100，用于显示仿真运动及计算结果，直观的分析比较计算结果，当参数初始化后，读取预显示内容，传输至扫描脉冲，显示预读取的数据信息，若未显示结束，则继续读取预显示内容，直至预读取的数据信息全部显示完毕；其包括主窗口单元101和附属窗口单元102，目标商用车平顺性模型仿真结果动画以及参数都在主窗口单元101界面进行显示。
计算单元200，用于处理输入的参数、计算目标测点的振动加速度时域信号，以获得频率加权均方根值；其包括数值计算层和存储记忆层，能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据，且数值计算层不仅能够进行运算，还能够对各种信息通过编码技术进行算术运算和逻辑运算。
输入输出管理模块300与计算单元200相连接，用于建立模型、确立正确的约束关系、输出计算结果，其包括模型建立单元301和输出设置单元302，模型建立单元301用于建立模型，利用约束库对各部件之间确立正确的约束关系，输出设置单元302用于输出计算结果，传输至分析模块400。
分析模块400，用于分析比较计算结果，研究平顺性。
优选的是，为了消除信息传输的瓶颈，本实施例设置多组总线(高速存储总线)，使得线路控制更简单，且对于I/O总线的传送效率要求较低，在以计算单元200为中心的双总线结构中，存储记忆层通过存储总线与CPU交换信息，同时还可以通过系统总线与I/O设备交换信息，使得信息传输速率较高。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，其特征在于：包括，
分别提取板簧非线性动力学数据和减振器非线性动力学数据；
将提取的两种非线性动力学数据进行拟合，利用非线性动力学关系数学表达，构建非线性动力学数学模型；
利用实车结构建立目标商用车振动模型，并构建平顺性仿真路面；
建立悬架耦合非线性的商用车平顺性模型，包括，利用非线性动力学数学模型替换目标商用车振动微分方程中的常值悬架参数，获得悬架耦合非线性的商用车振动微分方程，利用振动微分方程建立目标商用车振动计算模型，将目标商用车振动计算模型与平顺性仿真路面连接，建立悬架耦合非线性的目标商用车平顺性计算模型；
对商用车平顺性模型进行平顺性仿真计算，通过设置仿真参数，求解振动信号的功率谱，进行频率加权及积分开方，获得频率加权均方根值，并分析频率加权均方根值对目标商用车的平顺性。
2.如权利要求1所述的悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，其特征在于：所述板簧非线性动力学数据提取包括，利用铁木辛柯梁理论、有限元理论建立板簧动力学模型，提取非线性动力学数据；
减振器非线性动力学数据提取包括，利用台架试验操作提取减振器非线性动力学数据。
3.如权利要求1或2所述的悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，其特征在于：所述板簧非线性动力学数据包括，前悬板簧非线性动力学数据和平衡悬架板簧非线性动力学数据，其中，前悬板簧非线性动力学数据提取包括，
在板簧与大地、板簧与吊耳及吊耳与大地连接位置添加旋转副或旋转约束；
在板簧下安装点位置添加一个可调方向的Z向位移激励；
进行动力学仿真计算得到板簧上安装点的Z向输出力之和；
根据车辆实际情况设计方向可调范围，改变Z向位移激励方向后重复仿真计算并输出板簧上安装点Z向输出力之和，均匀完成可调范围内的仿真计算，得到下安装点位移激励、作用角度以及上安装点输出力三者的对应数据。
4.如权利要求3所述的悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，其特征在于：所述平衡悬架板簧非线性动力学数据提取包括，
在板簧上安装点与大地连接位置添加旋转副或旋转约束；
在板簧下前安装点及下后安装点位置分别添加一个大小可调的Z向位移激励；
进行仿真计算，输出板簧上安装点的Z向输出力；
根据车辆及板簧实际情况设计下安装点位移激励以模拟实车行驶时平衡悬架板簧的不同受力姿态，改变Z向位移激励大小后重复仿真计算，输出板簧上安装点Z向输出力，均匀完成设计范围内的仿真计算，得到下前安装点位移激励、下后安装点作用力以及上安装点输出力三者的对应数据。
5.如权利要求1所述的悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，其特征在于：建立所述目标商用车振动模型，包括，
根据实车结构，构建目标商用车振动模型；
利用能量法建立目标商用车振动模型的动力方程、势能方程及耗散能方程；
对各方程中广义位移和广义速度进行求导并代入拉格朗日方程，获得目标商用车振动微分方程。
6.如权利要求1所述的悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，其特征在于：所述平顺性仿真路面包括，激发瞬态响应的冲击路面和激发稳态响应的随机路面；
冲击路面包括，纵向截面形状为梯形、半圆形及正弦状的凸起；
随机路面包括，利用滤波白噪声构建。
7.如权利要求6所述的悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法，其特征在于：所述平顺性计算、分析包括，
目标商用车平顺性模型利用平顺性仿真计算得到目标测点的振动加速度时域信号；
分别进行功率谱计算、频率加权、积分与开方，获得频率加权均方根值；
利用频率加权均方根值分析目标商用车的平顺性。
8.一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析系统，其特征在于：包括，
显示模块(100)，用于显示仿真运动及计算结果，直观的分析比较计算结果，其包括主窗口单元(101)和附属窗口单元(102)，目标商用车平顺性模型仿真结果动画以及参数都在主窗口单元(101)界面进行显示；
计算单元(200)，用于处理输入的参数、计算目标测点的振动加速度时域信号，以获得频率加权均方根值；
输入输出管理模块(300)与计算单元(200)相连接，用于建立模型、确立正确的约束关系、输出计算结果，其包括模型建立单元(301)和输出设置单元(302)，模型建立单元(301)用于建立模型，利用约束库对各部件之间确立正确的约束关系，输出设置单元(302)用于输出计算结果，传输至分析模块(400)；
分析模块(400)，用于分析比较计算结果，研究平顺性。
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