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轮胎稳态运动学与六分力预报Ⅰ:理论与方法

机械工程学报 2012年第15期48卷 65-74页

作者：危银涛沈筱亮清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

提出一种新的轮胎运动学描述和六分力预报理论。滚动接触是汽车轮胎力学、轮轨动力学的核心问题,由于涉及刚体转动与有限变形,滚动接触运动学与动力学的描述与求解非常困难。用拉格朗日—欧拉混合描述法分析大变形滚动接触结构的速度场... 详细信息

提出一种新的轮胎运动学描述和六分力预报理论。滚动接触是汽车轮胎力学、轮轨动力学的核心问题,由于涉及刚体转动与有限变形,滚动接触运动学与动力学的描述与求解非常困难。用拉格朗日—欧拉混合描述法分析大变形滚动接触结构的速度场、加速度场和接触变形。以车轮定位角为卡尔丹角,用拉格朗日描述,得到了包含刚体转动和弹性变形的轮胎速度场。而接触区域的变形和受力用欧拉描述,通过欧拉网格和拉格朗日网格的信息传递,完成滚动结构动力学分析。所提出的理论可以退化到Fiala模型,并可以从理论上解释子午线轮胎的伪侧偏和伪侧倾现象。基于所建立的运动学理论和非线性有限元,建立轮胎六分力预报方法。针对某轿车子午线轮胎,分析轮胎接地面滑移速度、接地面积、接地压力、侧向剪力分布等随着侧偏角的变化规律,并研究该轮胎侧偏力和回正力矩随着胎面刚度和摩擦因数的参数敏感性。结果表明轮胎侧偏刚度和回正刚度主要受结构刚度控制,而峰值侧偏力和峰值回正力矩主要受摩擦因数控制。将利用所建立的方法和试验,探讨带束层结构对大规格子午线轮胎侧偏特性的影响规律,进一步验证所提出的理论和方法的正确性。所提出的理论和方法开辟了直接从轮胎设计预报轮胎六分力的新途径。

关键词：子午线轮胎滚动接触轮胎六分力稳态运动学伪侧偏伪侧倾

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PMMA蠕变银纹的分形维数演化

高分子材料科学与工程 2012年第3期28卷 179-182页

作者：李勇危银涛沙淑芬清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 双星集团技术开发中心山东青岛266002

通过面积转换,修正了有限变形条件下的分形维数,并证明在应变小于10%的条件下,面积变化对分形维数的影响很小。通过蠕变试验,采集了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在不同应力和不同时间下的蠕变银纹图像,并用盒维法计算了其分形维数。试验证明... 详细信息

通过面积转换,修正了有限变形条件下的分形维数,并证明在应变小于10%的条件下,面积变化对分形维数的影响很小。通过蠕变试验,采集了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在不同应力和不同时间下的蠕变银纹图像,并用盒维法计算了其分形维数。试验证明,蠕变银纹引发的应力阈值随时间的增长呈指数关系降低,并最终趋于常数;蠕变银纹的分形维数与应力呈线性关系,与时间呈指数关系;在达到应力阈值的瞬间,能产生大量银纹,导致银纹的分形维数产生阶跃。根据实验结果,建立了蠕变银纹的分形维数与应力、时间的关系式。

关键词：银纹蠕变分形有限变形损伤

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乘用车子午线轮胎泵浦噪声预报与优化方法

中国公路学报 2016年第2期29卷 130-135页

作者：危银涛冯启章清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为了辨识轮胎花纹噪声的频谱特征,达到精确预报轮胎噪声的目的,通过室内转鼓试验确定了泵浦噪声机理与声源特性,在此基础上建立了轮胎泵浦噪声预报的半经验模型方法,并将该方法得出的噪声预报结果与雕刻轮胎室内噪声试验结果进行对比,最... 详细信息

为了辨识轮胎花纹噪声的频谱特征,达到精确预报轮胎噪声的目的,通过室内转鼓试验确定了泵浦噪声机理与声源特性,在此基础上建立了轮胎泵浦噪声预报的半经验模型方法,并将该方法得出的噪声预报结果与雕刻轮胎室内噪声试验结果进行对比,最后,利用所开发的预报软件,提出了轮胎花纹错动优化方法。研究结果表明:该方法可以预报任意场点的噪声,预报结果与试验结果吻合较好;研究结论对优化轮胎花纹、提高轮胎噪声的声品质具有较为重要的意义。

关键词：汽车工程噪声预报半经验模型子午线轮胎花纹错动

基于有效三维损耗矩阵的复合材料层合板模态阻尼预测

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复合材料学报 2008年第4期25卷 174-180页

作者：关永军危银涛清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为了在复合材料层合板阻尼分析中既考虑层合板厚度方向应力、应变对结构阻尼的贡献,又不增加厚度方向的单元数量,基于复合材料的有效三维阻尼矩阵预报理论,建立了新的高效复合材料结构模态阻尼的三维有限元预测方法。沿层合板厚度方向... 详细信息

为了在复合材料层合板阻尼分析中既考虑层合板厚度方向应力、应变对结构阻尼的贡献,又不增加厚度方向的单元数量,基于复合材料的有效三维阻尼矩阵预报理论,建立了新的高效复合材料结构模态阻尼的三维有限元预测方法。沿层合板厚度方向将原结构分成若干亚层,每一亚层包含若干单层。根据合成理论计算每一亚层的刚度矩阵、柔度矩阵和有效三维阻尼损耗矩阵。对亚层划分单元,进行结构的有限元模态分析。根据模态分析结果,利用有效三维阻尼矩阵求出各个模态对应的模态阻尼。利用该理论,分别计算了单向层合板、对称层合板以及厚板的结构模态阻尼。数值计算结果表明,该方法具有很好的适用性,其优点在于既考虑了板厚方向的阻尼贡献,又减少了厚度方向的单元数,提高了计算的准确性和效率。

关键词：复合材料层合板模态阻尼有限元三维有效损耗矩阵

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弹性基础上正交各向异性圆柱壳的自由振动

工程力学 2018年第4期35卷 24-32页

作者：杨永宝危银涛清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

该文希望得到正交各向异性圆柱壳在弹性基础暨一般边界条件下自由振动频率的半解析解,以便为这类典型工程结构的参数化分析与设计提供可靠的理论基础。所提方法包含3项关键内容:1)依据Donnell-Mushtari柱壳理论和Hamilton原理,导出了弹... 详细信息

该文希望得到正交各向异性圆柱壳在弹性基础暨一般边界条件下自由振动频率的半解析解,以便为这类典型工程结构的参数化分析与设计提供可靠的理论基础。所提方法包含3项关键内容:1)依据Donnell-Mushtari柱壳理论和Hamilton原理,导出了弹性基础上有径向预压力作用的正交各向异性圆柱壳的振动微分方程;2)指出该微分方程存在9种不同组合形式的解,澄清了有关文献中的错误,避免了可能的漏解;3)采用二分法得到了圆柱壳振动频率的解,所提出的方法与经典文献结果对比吻合良好,验证了所提出方法的适用性。将该方法应用于两端支撑弹簧圆柱壳振动频率的参数化分析,发现弹簧刚度和内压力对固有频率的影响都呈现非线性规律。该文所提出的方法适用于一般边界条件下的圆柱壳振动问题,避免漏解,精确可靠,适用性强,为这类工程结构的振动分析提供了可靠的方法。

关键词：一般边界条件自由振动正交各向异性圆柱壳 Donnell-Mushtari理论弹性基础

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基于支持向量机的智能轮胎路面辨识算法

汽车工程 2020年第12期42卷 1671-1678,1717页

作者：王岩梁冠群危银涛清华大学车辆与运载学院北京100084

本文中提出一种基于支持向量机的智能轮胎算法,用于预测分类轮胎-路面间峰值附着系数。基于MEMS三轴加速度计搭建智能轮胎硬件系统,并在3种不同附着情况的路面上进行实车测试;提取径向与侧向加速度信号时域频域统计特征,采用主成分分析... 详细信息

本文中提出一种基于支持向量机的智能轮胎算法,用于预测分类轮胎-路面间峰值附着系数。基于MEMS三轴加速度计搭建智能轮胎硬件系统,并在3种不同附着情况的路面上进行实车测试;提取径向与侧向加速度信号时域频域统计特征,采用主成分分析法进行特征降维;基于降维后特征参数,应用支持向量机进行分类训练;最后利用参数优化完毕的支持向量机分类器对路面峰值附着系数进行辨识。实车测试结果表明:所提出的算法可以实现路面状态的快速估计,从而为车辆控制系统提供道路的关键信息。与传统的附着系数辨识算法相比,本文中提出的方法更直接、稳定和可靠,而且不需要车辆进行加速、制动或转向。该方法泛化能力强,适用范围广,具有潜在的工程价值。

关键词：智能轮胎峰值附着系数路面辨识主成分分析支持向量机

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一种改进的Yeoh超弹性材料本构模型

工程力学 2016年第12期33卷 38-43页

作者：李雪冰危银涛清华大学汽车工程系北京100084 中车青岛四方车辆研究所有限公司减振事业本部山东青岛260031

橡胶通常被看作一种不可压缩各向同性的超弹性材料,其本构模型通常用应变能密度方程表示。针对Yeoh模型偏软的特性,该文提出了一种改进的Yeoh超弹性材料本构模型。基于连续介质力学大变形理论,给出了改进的Yeoh模型在三种特殊变形模式... 详细信息

橡胶通常被看作一种不可压缩各向同性的超弹性材料,其本构模型通常用应变能密度方程表示。针对Yeoh模型偏软的特性,该文提出了一种改进的Yeoh超弹性材料本构模型。基于连续介质力学大变形理论,给出了改进的Yeoh模型在三种特殊变形模式下的应力-应变关系,并与原有的Yeoh模型和实验数据进行了对比。结果表明:改进的Yeoh模型在保持Yeoh模型体现反"S"形应力-应变关系的前提下,有效地克服了Yeoh模型在预测等双轴拉伸曲线时"偏软"的特性。在较大的应变范围内能够同时准确地预测单轴、平面和等双轴拉伸-压缩的应力-应变关系,具有较大的工程应用价值。

关键词：橡胶超弹性本构应变能密度 Yeoh模型

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关于轮胎的圈模型

汽车工程 2001年第4期23卷 217-221页

作者：危银涛管迪华范成建清华大学汽车安全与节能国家重点实验室

综述轮胎圈模型的历史与现状,指出各种圈模型之间差异的物理实质。在此基础上,考虑完全的非线性应变项、正确的初始应力和气压做功公式,利用Hamilton变分原理得到了轮胎圈模型的一般动力学方程。文献中的方程可由本文的一般控制方程退... 详细信息

综述轮胎圈模型的历史与现状,指出各种圈模型之间差异的物理实质。在此基础上,考虑完全的非线性应变项、正确的初始应力和气压做功公式,利用Hamilton变分原理得到了轮胎圈模型的一般动力学方程。文献中的方程可由本文的一般控制方程退化得到。利用轮胎的试验模态参数和轮胎圈模型的特征方程确定圈模型的物理参数。对195/710R14型轮胎给出了具体的数值算例和试验结果,分析表明所提模型和方法是合理的。

关键词：轮胎圈模型变分原理模态汽车动力学特性

考虑轮胎非线性的横摆角速度计算与车辆稳定性控制

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中国机械工程 2023年第21期34卷 2521-2530页

作者：闵德垒童汝亭危银涛清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

基于非线性轮胎模型提出横摆角速度的一种准确计算方法,并将其用于车辆稳定性控制。轮胎的非线性采用刷子模型进行表征,通过摄动分析得到等效稳定性因数,进而得到稳态横摆角速度的精确解析解。对解析解存在性的分析表明轮胎非线性会对... 详细信息

基于非线性轮胎模型提出横摆角速度的一种准确计算方法,并将其用于车辆稳定性控制。轮胎的非线性采用刷子模型进行表征,通过摄动分析得到等效稳定性因数,进而得到稳态横摆角速度的精确解析解。对解析解存在性的分析表明轮胎非线性会对车辆稳定性产生影响。实车试验和基于车辆模型的控制仿真表明,考虑轮胎非线性可有效提高作为目标参量的稳态横摆角速度的计算精度,提高车辆稳定性的控制效果。

关键词：汽车工程横摆角速度计算车辆稳定性控制轮胎非线性刷子模型