基于模态试验方法的轮胎异常磨损机理研究初探.pdf

2
振动与冲击
第 26卷第 6期 JOURNAL OF V IBRATION AND SHOCK Vol. 26 No. 6 2007
1
基于模态试验方法的轮胎异常磨损机理研究初探
魏传峰, 周鋐, 陈栋华, 徐刚
(同济大学汽车学院,上海 201804)
摘要对将模态试验方法应用于轮胎异常磨损研究进行了探索,通过对某轿车新、旧(异常磨损) 195 /65R15
91V型 Hankook轮胎进行模态试验,测取了新、旧轮胎在高、中、低三种胎压时的模态数据,并使用最新的多参考最小二乘
复频域模态分析方法对实测数据进行分析。通过对新、旧轮胎在高、中、低三种胎压下模态参数的分析对比,得到轮胎固
有动态特性随轮胎的磨损和胎压的降低而降低的变化规律,从而得出轮胎异常磨损对轮胎动态特性变化的影响。为研究
轮胎的异常磨损机理提供了一种新思路。
关键词: 模态试验分析,轮胎,异常磨损
中图分类号: U467. 3 文献标识码: A
汽车轮胎的动力学特性是影响汽车操纵稳定性和式中:M 、C、K———系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩
行驶平顺性的重要因素之一,而轮胎早期的异常磨损阵,均为 n × n阶实对称矩阵;
· ··
严重破坏轮胎的正常使用性能,因而研究轮胎的异常 X、x、x ———系统的位移、速度和加速度响应 n 阶
磨损对于改善汽车的性能具有重要意义。对于轮胎特列阵(系统输出响应) ;
性的研究可以借助各种经验公式和轮胎理论模型,但{ P ( t) } ———n阶激振力列阵(系统输入) 。
[ 1 - 5 ]
是这些模型和公式均需要大量的轮胎力学参数, 将式(1)两边分别进行傅里叶变换可得:
而且无法直接用来研究轮胎的异常磨损机理。[X (ω) ] = [H (ω) ] [ P (ω) ] (2)
随着现代工程技术的快速发展,模态分析技术应式中: [H (ω) ]———频响函数矩阵。
运而生。根据模态测试的结果进行模态参数识别,其当在第 i坐标激振,第 j坐标拾振时测得的频率响
主要任务是从所测得的试验数据中提取振动系统的模应函数为:
态参数包括模态固有频率、阻尼比和模态振型等试 n
, , φjrφir
H (ω) = (3)
验模态分析方法是解决工程振动问题的重要手段。本 ji ∑ 2
r =1 Kr - ω M r + ωj Cr
文将模态试验方法应用于轮胎异常磨损的研究并对
, 式中:M r ———模态质量; Cr ———模态阻尼; Kr ———模态
轮胎的异常磨损机理进行了初步探索。阐述了轮胎模
刚度;φr ———各阶模态振型。
态试验的理论基础,并在轮胎模态试验过程中,构建轮式(3)表明了传递函数和模态参数间的关系,其中
胎的三维多点离散化试验模型,采用接地支承方式,利式中的分母与响应点和激振点无关, 仅与频率和阻尼
用触发随机信号进行激励,应用单点激励多点响应的有关,因而不论在那一点测量, 得到的传递函数其分母
方法对某轿车新、旧(异常磨损) 195 /65R15 91V型 Ha 值相同。式中的分子取决于模态质量及激振点 i和响
nkook轮胎进行模态试验,测取了新、旧轮胎在高、中、应点 j的振动模态值的大小。
低三种胎压