資源描述：
《北航高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(振動(dòng)力學(xué))大作業(yè).doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、下載可編輯《高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》課程CaseStudy斜坡緩沖車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型與緩沖距離影響因素分析：班號(hào)：學(xué)號(hào)：摘要：為了計(jì)算無(wú)動(dòng)力車輛在斜坡上的最小緩沖距離，本文建立了斜坡行駛車輛的半車模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，采用龍格庫(kù)達(dá)法對(duì)微分方程求解，得到初始速度與斜坡角度對(duì)緩沖距離的影響規(guī)律。1.引言為防止制動(dòng)失靈的車輛沖下山谷,盤山公路的下行方向每隔一定距離需要設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū)，如圖1所示。緩沖區(qū)一般由一段具有上升坡度的渣土路面形成。制動(dòng)失靈的車輛駛?cè)刖彌_區(qū)后，其動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)換成勢(shì)能，一部分由車輪與路面的摩擦耗散。圖2所示為一車輛
2、簡(jiǎn)化模型，車體高h(yuǎn)=1.8m,長(zhǎng)b=5m。已知前輪剛度K1=5.5*105N/m,前輪阻尼系數(shù)C1=8*104N?s/m,后輪剛度K2=8.5*105N/m,后輪阻尼系數(shù)C2=C1;車體按勻質(zhì)記，總重10噸，質(zhì)心距地面高度H=1.5m。摩擦力按下式計(jì)算：i=1,2μ—摩擦系數(shù)，μ=0.3Ni--車輪所受地面的正壓力。圖1盤山公路緩沖區(qū)示意圖圖2車輛簡(jiǎn)化模型假設(shè):①車輛行駛過(guò)程中的車體變形很小,可忽略不計(jì)。②.專業(yè).整理.下載可編輯車輪質(zhì)量與車身質(zhì)量相比很小,可忽略不計(jì)。分別給出緩沖區(qū)坡度為300和450時(shí)的車輛駛?cè)?/p>
3、速度與緩沖區(qū)長(zhǎng)度的關(guān)系曲線以及車速為70Km/小時(shí)時(shí)緩沖區(qū)的最小長(zhǎng)度。2斜坡行駛車輛的動(dòng)力學(xué)模型斜坡行駛車輛的物理模型與力學(xué)模型分別如圖3和圖4所示。圖3斜坡行駛車輛物理模型圖4斜坡行駛車輛力學(xué)模型圖5斜坡行駛車輛模型受力分析建立如圖5所示的斜坡行駛車輛的力學(xué)模型，以質(zhì)心C點(diǎn)垂直方向坐標(biāo)和轉(zhuǎn)角為廣義坐標(biāo)，和分別為彈簧位置垂直方向坐標(biāo)（均取在彈簧原長(zhǎng)的位置處），采用達(dá)朗貝爾原理建立車輛運(yùn)動(dòng)的微分方程如下。以C點(diǎn)垂直斜面方向的力平衡方程：(1)以C點(diǎn)沿斜面方向的力平衡方程：.專業(yè).整理.下載可編輯(2)以質(zhì)心C點(diǎn)取矩的
4、力矩平衡方程：(3)式中，車輛轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；A點(diǎn)坐標(biāo)，B點(diǎn)坐標(biāo)，坐標(biāo)幾何關(guān)系如圖6所示。圖6坐標(biāo)幾何關(guān)系將方程（1）（2）整理為以和為廣義坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方程如下：(4)(5)(6)由于考慮微幅振動(dòng)，可以將忽略，則微分方程（6）整理為下式：(7)3斜坡車輛模型的運(yùn)動(dòng)方程求解已知車體總重，高h(yuǎn)=1.8m，長(zhǎng)b=5m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。前輪剛度k1=5.5*105N/m，前輪阻尼系數(shù).專業(yè).整理.下載可編輯c1=8*104N?s/m，后輪剛度k2=8.5*105N/m,，后輪阻尼系數(shù)c2=c1，質(zhì)心距地面高度H=1.5m。假設(shè)車輪間距L
5、=b=5m，摩擦系數(shù)μ=0.3。3.1自由度初始條件假設(shè)車輛在與方向上做微幅振動(dòng)，振動(dòng)能量與車輛沿方向的剛體運(yùn)動(dòng)能量相比為小量。由于機(jī)械能守恒，有的初始條件：，(8)圖7水平面上力平衡圖8斜面上力平衡假設(shè)車輛在瞬時(shí)速度方向由水平方向轉(zhuǎn)變?yōu)檠匦泵娣较颍敲磸椈?、2的自由度為水平面上彈簧平衡位置與斜面上彈簧平衡位置之差，即：，(9)式中，、分別為彈簧1、2初始坐標(biāo)，、為斜面上彈簧平衡位置坐標(biāo)，、為水平面上彈簧平衡位置坐標(biāo)。水平面上的力平衡如圖7所示，彈簧平衡位置坐標(biāo)、如下：，(10).專業(yè).整理.下載可編輯斜面上的力
6、平衡如圖8所示，彈簧平衡位置坐標(biāo)、如下：，(11)則有與自由度的初始條件表示為：，，(12)已知車輛駛?cè)胨俣?，則各自由度的初始條件有：，，(13)，，，3.2車輛運(yùn)動(dòng)的微分方程求解采用龍格庫(kù)達(dá)法求解運(yùn)動(dòng)微分方程（4）（5）（7），利用Matlab中的置程序ode15s進(jìn)行求解，源程序如下：functioncar2clear;clc;m=10000;h=1.8;b=5;k1=5.5e5;c=8e4;k2=8.5e5;H=1.5;L=5;u=0.3;g=9.8;a=pi/6;j=23533;%龍格庫(kù)達(dá)法.專業(yè).整理.下
7、載可編輯[T,Y]=ode15s(fun,[05],[0.0098300019.44-0.00084250])%微分方程標(biāo)準(zhǔn)化functiondy=fun(t,y);dy=zeros(6,1);dy(1)=y(2);dy(3)=y(4);dy(5)=y(6);dy(2)=1/m*(-2*c*y(2)-(k1+k2)*y(1)-L/2*(k2-k1)*y(5)+m*g*cos(a));dy(4)=1/m*(-2*u*c*y(2)-u*(k1+k2)*y(1)-u*L/2*(k2-k1)*y(5)-m*g*sin(a)
8、);dy(6)=1/j*(2*c*u*H*y(2)-c*L*L/2*y(6)+(L/2*(k1-k2)+u*H*(k1+k2))*y(1)+(u*L/2*H*(k2-k1)-L*L/4*(k1+k2))*y(5));endplot(T,Y(:,3))end計(jì)算結(jié)果得到斜坡時(shí)，車輛沿斜面行駛的距離為25.36m，斜坡時(shí)，車輛沿斜面行駛的距離為20.98m，車輛
