288 / 397
Механики XXI веку. № 16 2017 г.
288
динамическому прогибу вычисляется длина пятна контакта, организуется цикл обратной свя-
зи на пределы интегрирования и вычисляются значения функции сглаженного микропрофи-
ля на интервалах
a
(
t
).
При вычислении статистических и частотных характеристик колебательной системы
вначале рассчитываются автокорреляционные функции входного воздействия и реакций сис-
темы, а также взаимные корреляционные функции этих процессов. Затем, используя быстрое
преобразование Фурье от корреляционных функций, получаются спектральные и взаимные
спектральные плотности, а на основе их вычисляются амплитудно-частотные и фазо-
частотные характеристики и функции когерентности. Итогом работы третьего блока являет-
ся построение графиков корреляционных функций, спектральных плотностей, амплитудно-
частотных, фазо-частотных характеристик и функций когерентности.
Моделирование случайного возмущающего воздействия микропрофиля специ-
альных дорог.
Микропрофиль автомобильных дорог и качество подвески автомобиля явля-
ются важнейшими факторами, определяющими плавность хода, скорость и безопасность
движения автомобиля. Правильным расчетом параметров подвески и выбором допустимых
значений характеристик ровности дорожной поверхности, колебания автомобиля могут быть
сведены к оптимальному минимуму.
В последние годы к расчету автомобильной подвески стали применять методы стати-
стической динамики, которые позволяют учесть случайный характер распределения неров-
ностей на дорожной поверхности. Эти методы в сочетании с вычислительными машинами
позволяют теоретически решать различные задачи о вертикальных колебаниях, нагруженно-
сти конструкции, устойчивости движения и управляемости автомобиля.
Непосредственно в практике инженерной и научной деятельности при проектирова-
нии таких колебательных систем, как системы подрессоривания и виброзащиты автомобиля,
особенно при вводе в расчет новых моделей функционирования элементов подвески и шин,
наиболее целесообразно использовать при формировании внешнего воздействия численное
моделирование случайного микропрофиля дорог, идентичного по своим характеристикам
микропрофилю испытательных дорог автополигонов или дорог общего пользования.
Такой подход, подкрепленный соответствующим программным обеспечением персо-
нальных ЭВМ, является эффективным инструментом для исследования динамических сис-
тем автомобиля при его движении в различных режимах и в самой общей постановке, т.е.
при случайном воздействии и наличии нелинейных связей.
Имея модель случайной функции, эквивалентной микропрофилю реальной дороги,
исследователь может уже на стадии проектного задания оценить параметры системы подрес-
соривания автомобиля, в т.ч. частотные характеристики, а также их изменение при вводе в
расчеты новых представлений о колебательной системе, эквивалентной подвеске, или выяв-
ление наиболее целесообразных диапазонов изменения ее параметров.
Суть проблемы моделирования случайного микропрофиля реальной дороги заключа-
ется в получении импульсной переходной (весовой) функции формирующей динамической
системы, которая при подаче на вход системы сигнала типа "белый шум" преобразовывала
бы его в случайный процесс с заданной корреляционной функцией вида:
,
cos
2
1
2
1
eA eA
(1)
где
(
)
- нормированная корреляционная функция;
А
1
, А
2
- коэффициенты влияния
составляющих, для которых должно соблюдаться условие
А
1
+
А
2
= 1;
1
,
2
- коэффициенты,
характеризующие степень нерегулярности случайного процесса;
- частота периодической
составляющей со случайными амплитудой и фазой;
- интервал корреляции по времени.
Такая аналитическая форма корреляционной функции является наиболее употреби-
тельной и представительной при аппроксимации эмпирических значений корреляционных
функций микропрофилей испытательных дорог и дорог общего пользования, полученных
путем статистической обработки результатов нивелирования микропрофилей с заданным
шагом. Блок-схема алгоритма процесса моделирования случайного микропрофиля представ-