[发明专利]路面激励载荷的获取方法、装置及实现装置

说明书

本发明提供了一种路面激励载荷的获取方法、装置及实现装置；其中，该方法应用于车辆的NVH性能分析中；该方法包括：获取路面的参数；参数包括路面等级及待分析频率区间；根据路面等级，选取路面对应的功率谱密度函数；根据待分析频率范围及功率谱密度函数，获取路面激励载荷；路面激励载荷包括路面不平度频域谱。本发明降低了获取路面激励载荷的成本及获取方法的复杂度。

技术领域

本发明涉及道路振动噪声分析技术领域，尤其是涉及一种路面激励载荷的获取方法、装置及实现装置。

背景技术

路面激励载荷可以作为汽车进行道路振动噪声仿真分析和NVH(Noise，Vibration，Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能开发的输入参数；路面不平度频域谱可以作为路面激励载荷的一种表达方式。在车辆的可靠性试验中，可以采用六分力仪检测车辆受到的轮心力，将该轮心力作为路面激励载荷；该方法中可以获取到的路面激励载荷的激励频率最多能到达40Hz左右，而路噪分析及NVH性能开发中需要的载荷频率上限较高(通常为200Hz左右)，因此无法使用六分力仪实现路噪分析及NVH性能开发中路面激励载荷的获取。

目前，应用于路噪分析及NVH性能开发的路面激励载荷的获取方法主要有直接法和逆矩阵法；直接法为直接测量实际路面的不平度(垂向位移)作为激励载荷，然而由于直接法是通过激光探测设备等手段直接扫描出路面的不平度，需要有专门的试验路面和数据采集设备，费用高，耗时较长；逆矩阵法为测量车辆在路面行驶时悬架上的振动响应并结合路面到响应点的振动传递函数，使用逆矩阵法反求出路面载荷；然而该方法需要固定的试验路面及样车，在车辆开发前期(无样车的阶段)无法进行，也就无法在开发前期开展道路振动噪声NVH仿真分析优化和性能风险控制，造成质量、进度、成本等各个系统均可能在样车调教阶段付出较大代价，大大增加了研发成本和开发风险，导致研发效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种路面激励载荷的获取方法、装置及实现装置，以降低获取路面不平度频域谱的成本及获取方法的复杂度。

第一方面，本发明实施例提供了一种路面激励载荷的获取方法，该方法应用于车辆的NVH性能分析中；该方法包括：获取路面的参数；参数包括路面等级及待分析频率区间；根据路面等级，选取路面对应的功率谱密度函数；根据待分析频率区间及功率谱密度函数，获取路面激励载荷；路面激励载荷包括路面不平度频域谱。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述根据待分析频率区间及功率谱密度函数，获取路面激励载荷的步骤，包括：根据待分析频率区间及功率谱密度函数，生成路面的路面不平度时域谱；对路面不平度时域谱进行傅里叶变换，得到路面不平度频域谱。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述根据待分析频率区间及功率谱密度函数，生成路面的路面不平度时域谱的步骤，包括：将待分析频率区间划分为设定数量的子频率区间，通过下述公式计算路面的不平度方差：

其中，为路面在第k个子频率区间的不平度方差(k＝1，2，3...，m，m为设定数量)；f_{mid_k}为第k个子频率区间的中心频率；G_q(f_{mid_k})为路面等级对应的功率谱密度函数中，第k个子频率区间的中心频率对应的函数值；Δf_k为第k个子频率区间的区间长度；根据路面的不平度方差及路面不平度的统计学特性，生成路面不平度时域谱。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述根据路面的不平度方差及路面不平度的统计学特性，生成路面不平度时域谱的步骤，包括：为每个子频率区间生成一个随机数；随机数的取值区间为[0，2π]；根据统计学理论，将每个子频率区间的不平度时域谱表示为如下述公式所示的余弦波函数：