基于快速傅里叶逆变换的路面平整度仿真分析.pdf

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基于快速傅里叶逆变换的路面平整度仿真分析.pdf

第17卷第3期 山东交通学院学报 V01.17No.3 OFSHANDONGUNIVERSITY 2009年9月 JOURNAL JIAOTONG Sep.2009 1 DOI:10.3969/j.issn.1672—0032.2009.03.01 基于快速傅里叶逆变换的路面平整度仿真分析 胡 朋1’3,张婧笕2,张建娟1 (1.山东交通学院土木工程系,山东济南250023;2.齐鲁建设集团,山东济南250014; 3.同济大学交通运输工程学院,上海201804) 摘要:介绍了路面平整度功率谱密度的计算原理,利用路面平整度功率谱密度和平整度之间的关系,采用快速 傅里叶逆变换求解路面平整度,对不同平整度等级的道路进行仿真分析。仿真计算结果为路面动荷载的计算 和道路安全的分析提供了理论基础。 关键词:平整度;功率谱密度;傅里叶变换;仿真 中图分类号:U416.2 文献标识码:A 路面的平整度是评价路面使用品质和行车质量的重要指标之一,主要表现为横向上的坑槽和波 浪以及纵向上的车辙和隆起。路面不平度的随机激励会加剧行驶车辆的振动,影响汽车平顺性、动力 性、经济性和行驶安全性,形成动荷载,加剧路面的破坏。路面不平度的深入研究是开展汽车一道路 相互作用这个新研究领域必不可少的一环,也是研究路一车一人相互作用以及研究汽车地面力学的 基本内容。 通常,获得路面平整度的方法有2种,一种是试验测试方法,另一种是将给定的路面平整度功率谱密 度变换为路面平整度的方法…。第一种方法是传统的测试方法,主要是对某一条具体道路进行平整度检 测。当需要对一般情况下的路面平整度进行模拟,为汽车动荷载分析、行车安全研究提供基础时,则需要 采用第二种方法。在以往的研究中,对基于傅里叶逆变换模拟路面不平整度存在理论推导不完整、缺乏 对比分析等问题。本文对此给出了较为系统的理论分析,并对A、B、C、E4个等级的路面平整度进行了 仿真计算。 1 路面不平度的功率谱密度 道路纵剖面不平度序列是一种随机现象,在数学上属于各态历经的平稳随机过程,或者说可以处理 为各态历经的平稳随机过程心】。对于随机过程而言,功率谱密度是从频率角度描述随机过程的统计规律 的主要特征。 换及其逆变换存在旧】,傅里叶变换式为 ,∞ t(如)=J一。石(t)exp(-ja,t)dt, 傅里叶逆变换式为 1 ,∞ 石(t)=÷J-.t(如)exp(jtot)dto. ‘。“ 信号菇(t)和频谱只(如)之间有Parseval等式成立,即 收祷日期:2008—05—05 作者简介:胡朋(1976一),男,山东沂南人。山东交通学院讲师。同济大学博士研究生.主要研究方向为路面结构和道路交通安全 万方数据 ●_—●-_●-I。--●-__-●●____●-___-__●-_●●--_-_-_●——__-——●_——●_——___—___——_-——●-——●——_。_———●—。-———-—————————————————————…墨3塑 塑塑兰!苎王堡壅堡里!望窒堡塑堕耍兰鳖壁堕墨坌堑 45 2deo. (1) J.。x2(t)dt=-,。f:I凡(如)I l 2称为信号 F,(如) 式(1)左边表示信号石(

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