一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法，包括：1）选取高噪声沥青路面和普通沥青路面作为试验路，并进行现场噪声测试试验，得到现场行车振动噪声；2）建立离散元试验模型；3）计算车轮模型与路面模型之间垂直方向的接触压力；4）通过现场行车振动噪声以及步骤3）所得到的轮地接触压力建立行车振动噪声与轮地接触压力的关系：轮地接触压力的波动性越大，行车振动噪声越大。本发明专利技术旨在论证行车振动噪声与轮地接触压力的关系，从而利用轮地接触压力评价行车振动噪声，用于解决目前低噪路面研究中，如何运用离散元研究沥青路表形态对行车振动噪声影响以及如何评价行车振动噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法
本专利技术属于沥青路面降噪领域，涉及一种噪声评价方法，尤其涉及一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法。
技术介绍
随着交通量的急剧增长，城市的交通噪声问题日益严重。轮胎-路面噪声是交通噪声中非常重要的来源之一。从产生机理的角度来看，轮胎-路面噪声包含了振动噪声和气动噪声两类。当车辆在城市拥挤交通环境中低速行驶时，振动噪声所占的比例较高，因此减弱行车振动噪声可以在一定程度上改善城市交通声环境。目前，对于低噪沥青路面的研究已经发现，沥青路表形态特性，包括集料粒径、形状、级配等因素，对行车振动噪声和行车气动噪声都有很大的影响。然而，由于路表形态特性过于细观，通过现场试验的方法，研究其对行车振动噪声的影响十分困难。为此，山西省交通科学研究院提出利用离散元模拟路表形态，运用力学计算的方法评价行车振动噪声的方法。离散元建模软件可以模拟特定级配、特定集料粒径和特定集料形状的沥青混合料试件。利用离散元建模，计算路面模型与车轮模型之间的垂直接触压力，通过接触压力的波动性来评价行车振动噪声的大小，进而可以研究沥青路表形态特性对行车振动噪声的影响。因此，开发一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法对于低噪路面的设计、研究具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种运用离散元模拟软件，计算车轮与路面接触压力，从而评价行车振动噪声的方法，本专利技术旨在论证行车振动噪声与轮地接触压力之间的关系，用于解决目前低噪路面研究中，如何运用离散元研究沥青路表形态对行车振动噪声影响以及如何评价行车振动噪声。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法，其特征在于：所述利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法包括以下步骤：1)选取高噪声沥青路面和普通沥青路面作为试验路，并进行现场噪声测试试验，得到现场行车振动噪声；所述现场噪声测试试验的测试对象是车内噪声；2)利用离散元颗粒流软件建立试验模型；所述试验模型包括路面模型以及车轮模型；所述路面模型包括高噪声沥青路面模型以及普通沥青路面模型；3)模拟一定车速下由车轮模型在路面模型上的行驶过程，计算车轮模型与路面模型之间垂直方向的接触压力，该接触压力是轮地接触压力；4)通过步骤1)得到的现场行车振动噪声以及步骤3)所得到的轮地接触压力建立行车振动噪声与轮地接触压力的关系，轮地接触压力的波动性越强，行车振动噪声越大：运用统计学中的均方根误差反映轮地接触压力的波动性，所述轮地接触压力的波动性是振动系数K，振动系数K的值越大，接触压力的波动越强烈，行车振动噪声也越大，所述振动系数K的计算方式如下：式中：F突变是接触压力的突变值；F稳定是接触压力的稳定值；n是发生突变的点位数。作为优选，本专利技术所采用的步骤1)中现场噪声测试试验的试验方式是参照滑行法并结合《GB-1496机动车辆噪声测量方法》制定车内噪声的测量方法。作为优选，本专利技术所采用的车内噪声的测量方法的具体实现方式是：选取桑塔纳出租车作为实验车辆，测试人员手持声级计坐在副驾驶位置；车内噪声采集区域长20m，实验车辆在发动机关闭和变速器空挡的情况下进入噪声采集区域，并沿中间线位置前行，以不同车速分两次测量；使用声级计“慢”档测量A声级。作为优选，本专利技术所采用的步骤2)中高噪声沥青路面模型以及普通沥青路面模型的尺寸均是300mm×50mm×50mm。作为优选，本专利技术所采用的高噪声沥青路面模型以及普通沥青路面模型的建立方法是：a)用matlab软件，根据matlab中的随机多面体生成算法，实现多面体颗粒，生成txt文件；b)在PFC3D内生成沥青路面模型的外围墙体，以路面表面中心为坐标原点，按照50mm×300mm×50mm(1+extend)的尺寸生成墙体，extend是高度扩大系数，添加这一参数是为了方便后期的压缩成型；c)按照级配生成确定数量的基球；d)txt文件多面体代替基球并结合成clump；给底面墙体速度使压缩，当颗粒间压力为Target_press时压缩停止；e)应力清零。作为优选，本专利技术所采用的车轮模型的建立方法是：选用直径为15±1mm的单元小球，将单元小球粘结组合成一个圆环块体，模拟车轮；所述车轮模型的直径是200mm，轮宽50mm。作为优选，本专利技术所采用的利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法在步骤4)之后还包括：5)利用离散元软件构建不同沥青路表形态特征的沥青路面模型，模拟车轮的行驶过程，计算轮地接触压力；通过轮地接触压力评价行车振动噪声。本专利技术所述的沥青路表形态特征包括级配、集料形状以及尺寸。作为优选，本专利技术所采用的离散元软件是PFC3D。本专利技术的优点是：本专利技术提供了一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法，包括：1)选取高噪声沥青路面和普通沥青路面作为试验路，并进行现场噪声测试试验，得到现场行车振动噪声；现场噪声测试试验的测试对象是车内噪声；2)利用离散元颗粒流软件建立试验模型；试验模型包括路面模型以及车轮模型；路面模型包括高噪声沥青路面模型以及普通沥青路面模型；3)模拟一定车速下由车轮模型在路面模型上的行驶过程，计算车轮模型与路面模型之间垂直方向的接触压力，该接触压力是轮地接触压力；4)通过步骤1)得到的现场行车振动噪声以及步骤3)所得到的轮地接触压力建立行车振动噪声与轮地接触压力的关系：轮地接触压力的波动性越大，行车振动噪声越大。本专利技术选取一种典型的高噪音沥青路面，选取一种普通的沥青路面，分别进行现场行车振动噪声测试。运用离散元软件，根据两种路面的不同级配，分别建立路面模型，模拟车轮模型在路面模型上的行驶过程，计算轮地接触压力。对比试验结果和模拟结果，论证行车振动噪声与轮地接触压力的关系。基于这一结论，就可以利用轮地接触压力对行车振动噪声进行评价。具体方法为：利用离散元软件建立一定路表形态特征(级配、集料尺寸、形状等)的路面模型；利用离散元软件建立车轮模型；模拟一定车速下，车轮模型在路面模型上的行驶过程，计算轮地接触压力；分析轮地接触压力的波动性，评价行车振动噪声，进而可以研究沥青路表形态特征对行车振动噪声的影响。本专利技术提供一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法，用于解决目前低噪路面研究中，如何运用离散元研究沥青路表形态对行车振动噪声影响以及如何评价行车振动噪声，这对于低噪路面的设计、研究具有重要的意义。具体实施方式下面对本专利技术所提供的技术方案进行详细说明。第一步，分别选取高噪声沥青路面和普通沥青路面作为试验路，进行行车振动噪声测试。对于车内的驾驶员或乘客而言，在车内环境处于封闭的状态时，车内噪声能够较好地反映行车振动噪声，因此，现场测试试验的测试对象是车内噪声。根据实际经验，进行过微表处养护的路段，其车内噪声要明显大于普通沥青路面的车内噪声，因此选取微表处路段(高噪声沥青路面)和普通的SMA-10路段(普通沥青路面)进行车内噪声测试。参照滑行法，并结合《GB-1496机动车辆噪声测量方法》制定车内噪声的测量方法：选取桑塔纳出租车作为实验车辆，测试人员手持声级计坐在副驾驶位置。车内噪声采集区域长20m，实验车辆在发动机关闭和变速器空挡的情况下进入噪声采集区域，并沿中间线位置前行，分两次测量，第一次车速控制在80km/h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法，其特征在于：所述利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法包括以下步骤：1)选取高噪声沥青路面和普通沥青路面作为试验路，并进行现场噪声测试试验，得到现场行车振动噪声；所述现场噪声测试试验的测试对象是车内噪声；2)利用离散元颗粒流软件建立试验模型；所述试验模型包括路面模型以及车轮模型；所述路面模型包括高噪声沥青路面模型以及普通沥青路面模型；3)模拟一定车速下由车轮模型在路面模型上的行驶过程，计算车轮模型与路面模型之间垂直方向的接触压力，该接触压力是轮地接触压力；4)通过步骤1)得到的现场行车振动噪声以及步骤3)所得到的轮地接触压力建立行车振动噪声与轮地接触压力的关系，运用统计学中的均方根误差反映轮地接触压力的波动性，所述轮地接触压力的波动性是振动系数K，振动系数K的值越大，接触压力的波动越强烈，行车振动噪声也越大，所述振动系数K的计算方式如下：

【技术特征摘要】
1.一种利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法，其特征在于：所述利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法包括以下步骤：1)选取高噪声沥青路面和普通沥青路面作为试验路，并进行现场噪声测试试验，得到现场行车振动噪声；所述现场噪声测试试验的测试对象是车内噪声；2)利用离散元颗粒流软件建立试验模型；所述试验模型包括路面模型以及车轮模型；所述路面模型包括高噪声沥青路面模型以及普通沥青路面模型；3)模拟一定车速下由车轮模型在路面模型上的行驶过程，计算车轮模型与路面模型之间垂直方向的接触压力，该接触压力是轮地接触压力；4)通过步骤1)得到的现场行车振动噪声以及步骤3)所得到的轮地接触压力建立行车振动噪声与轮地接触压力的关系，运用统计学中的均方根误差反映轮地接触压力的波动性，所述轮地接触压力的波动性是振动系数K，振动系数K的值越大，接触压力的波动越强烈，行车振动噪声也越大，所述振动系数K的计算方式如下：式中：F突变是接触压力的突变值；F稳定是接触压力的稳定值；n是发生突变的点位数。2.根据权利要求1所述的利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法，其特征在于：所述步骤1)中现场噪声测试试验的试验方式是参照滑行法并结合《GB/T1496-1979机动车辆噪声测量方法》制定车内噪声的测量方法。3.根据权利要求2所述的利用轮地接触压力评价行车振动噪声的方法，其特征在于：所述车内噪声的测量方法的具体实现方式是：选取桑塔纳出租车作为实验车辆，测试人员手持声级计坐在副驾驶位置；车内噪声采集区域长20m，实验车辆在发动机关闭和变速器空挡的情况下进入噪声采集区域，并沿道路中间线位置前行，以不同车速分两次测量；使用声级计“慢”档测量A声级。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘力源，陈长，张翛，申俊敏，刘志胜，刘建伟，刘小军，王伟，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西交科公路勘察设计院，
类型：发明
国别省市：山西,14