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第1章 绪论1

1.1 背景与意义1

1.2 项目和成果支撑2

2.1 科研项目支撑2

1.2.2 专利和论文成果支撑3

1.3 内容和体系结构3

1.3.1 研究内容3

1.3.2 体系结构4

1.4 应用和展望4

参考文献5

第2章 人-车-路-环境系统分析方法综述6

2.1 基于实际系统的分析方法6

2.1.1 基于交通数据的行车安全研究7

2.1.2 基于车辆实时力学参数的行车安全研究8

2.2 基于数学模型的分析方法11

2.2.1 道路线形与行车加速度关系数学模型11

2.2.2 车辆-道路耦合系统动力学模型12

2.3 基于模拟驾驶器的分析方法13

2.3.1 模拟驾驶器基本原理与结构13

2.3.2 驾驶模拟器在人-车-路-环境系统方面的应用14

2.4 基于计算机虚拟仿真的分析方法15

2.5 不同方法的比较分析18

参考文献18

第3章 驾驶员控制模型19

3.1 驾驶员模型概述19

3.1.1 驾驶员模型的提出19

3.1.2 驾驶员模型的应用领域19

3.2 驾驶员控制模型的发展21

3.2.1 基于人-车-环境闭环系统汽车操纵稳定性的驾驶员模型21

3.2.2 基于智能交通系统的驾驶员行为模型29

3.2.3 基于交通安全的驾驶员疲劳模型30

3.2.4 驾驶员模型的研究趋势32

3.3 驾驶员行为特性33

3.3.1 驾驶员驾驶特性影响因素分析33

3.3.2 驾驶员驾驶特性分类35

3.3.3 基于驾驶员驾驶特性分类的表征参数选择38

3.4 驾驶员控制模型的仿真应用40

3.4.1 基于MATLAB/Simulink的驾驶员模型40

3.4.2 驾驶员模型在ADAMS中的应用41

3.5 实例分析44

3.5.1 试验设计44

3.5.2 试验车型模型构建45

3.5.3 基于驾驶员行为特征的仿真试验49

参考文献58

第4章 车辆动力学及其建模61

4.1 车辆动力学的发展61

4.1.1 车辆动力学发展历程61

4.1.2 车辆动力学发展趋势62

4.2 车辆动力学的研究内容63

4.2.1 轮胎动力学64

4.2.2 驱动力学66

4.2.3 制动力学70

4.2.4 操纵动力学70

4.2.5 行驶动力学72

4.3 车辆动力学建模理论77

4.3.1 车辆动力学模型研究现状77

4.3.2 车辆动力学建模方法79

4.4 典型车辆模型的建立80

4.4.1 ADAMS/Car模块介绍80

4.4.2 ADAMS/Car建模步骤80

4.4.3 整车模型的简化81

4.4.4 前悬架模型82

4.4.5 后悬架模型83

4.4.6 转向机构模型84

4.4.7 轮胎模型85

4.4.8 动力系统模型86

4.4.9 制动系统模型87

4.4.10 车身模型88

4.4.11 整车装配模型89

4.5 车辆动力学的应用90

4.5.1 车辆动力学在人-车系统中的应用90

4.5.2 车辆动力学在车-路系统中的应用90

4.5.3 车辆动力学在车-货系统中的应用91

4.5.4 车辆动力学在车-环境系统中的应用91

参考文献92

第5章 数字化三维道路模型93

5.1 路面不平度时域模型94

5.1.1 路面不平度概述94

5.1.2 路面不平度时域模拟方法94

5.1.3 路面不平度时域仿真模型96

5.1.4 总结分析97

5.2 二维路面模型向三维路面模型的转化97

5.2.1 路面不平度随机激励时域模型向三维随机路面模型的转化98

5.2.2 二维设计路面模型向三维路面模型的转化98

5.3 三维路面不平度时域模型的建立99

5.3.1 常用非三维路面不平度时域模型99

5.3.2 基于FFT方法的三维随机路面建模106

5.3.3 ADAMS中三维路面通用模型构建108

5.3.4 ADAMS中三维路面生成算例111

5.3.5 结论112

5.4 路面结构有限元建模分析112

5.4.1 动载荷产生的原因112

5.4.2 路面不平度频域模型113

5.4.3 半刚性沥青路面结构与力学模型114

5.4.4 有限元分析软件的选择与简介116

5.4.5 路面有限元模型的建立122

参考文献125

第6章 公路环境风模拟方法127

6.1 环境风下道路行车受力分析127

6.1.1 气动力产生的原因及数学描述127

6.1.2 环境风下道路行车力学模型129

6.2 典型地形下的环境风研究133

6.2.1 典型地形环境风的研究方法133

6.2.2 坡度对孤立山体周围环境风的影响138

6.2.3 三维孤立山体周围环境风研究145

6.2.4 典型地形环境风的数学模型构建152

6.3 “风-车-路”仿真环境中环境风建模研究154

6.3.1 风压中心位置变化154

6.3.2 风压中心建模155

6.3.3 稳态侧风的模拟157

6.3.4 非稳态侧风的模拟158

6.4 环境风对行车安全影响虚拟仿真试验158

6.4.1 汽车侧风敏感性虚拟试验158

6.4.2 汽车侧风稳定性评价指标160

6.4.3 汽车侧风稳定性虚拟试验161

参考文献164

第7章 人-车-路-环境虚拟实验系统的构建165

7.1 一体化仿真系统的基本构架165

7.1.1 仿真基本概念165

7.1.2 数据-实验-模型的关系167

7.1.3 仿真系统的基本结构168

7.2 人-车-路系统联合建模171

7.2.1 驾驶员与车辆联合建模171

7.2.2 车辆与道路联合建模173

7.2.3 车辆与货物联合建模173

7.2.4 联合建模仿真系统的验证174

7.3 人-车-路-环境仿真系统的应用175

参考文献176

第8章 基于人-车-路-环境系统的路面损伤应用研究177

8.1 路面损伤评价方法177

8.1.1 基于轮胎力的评价方法178

8.1.2 基于路面疲劳的评价方法179

8.2 空气悬架车辆-路面系统模型181

8.2.1 空气悬架车辆模型181

8.2.2 白噪声法路面不平度时域建模183

8.2.3 空气悬架车辆-路面系统仿真建模184

8.3 路面损伤响应仿真分析189

8.3.1 车辆载荷类型189

8.3.2 车辆随机动载模拟190

8.3.3 随机动载加载方法192

8.3.4 路面随机动载响应分析193

8.4 路面损伤的影响因素分析202

8.4.1 路面损伤分析的系统化方法202

8.4.2 随机动载的参数化模拟203

8.4.3 路面动态响应参数影响分析205

8.4.4 路面疲劳破坏参数影响分析209

参考文献212

第9章 货物损伤虚拟试验实例214

9.1 常用包装材料的性能及应用214

9.1.1 瓦楞纸箱214

9.1.2 框架木箱215

9.1.3 塑料周转箱217

9.1.4 钢桶217

9.2 基于不同堆码形式的运输包装件动力学模型构建218

9.2.1 多层运输包装件的建模方法和假设218

9.2.2 多层运输包装堆码件的建模过程219

9.2.3 两类不同堆码形式的多层运输包装件模型219

9.2.4 装载运输包装件的后车厢模型222

9.3 道路-重型车辆-包装件货物集成建模方法研究223

9.3.1 将车辆-道路系统和多层运输包装堆码件分开建模224

9.3.2 将车辆-道路系统和多层运输包装堆码件集成起来建模225

9.4 路面不平度对非线性包装系统的脆值边界响应分析228

9.4.1 典型不平度类型路面228

9.4.2 矩形凸块路面对非线性包装系统的脆值响应分析231

9.4.3 斜坡路面对非线性包装系统的脆值响应分析232

9.4.4 三角形凸块路面对非线性包装系统的脆值响应分析233

9.4.5 正弦波路面对非线性包装系统的脆值响应分析235

9.4.6 随机不平路面对非线性包装系统的脆值响应分析236

参考文献237

第10章 行车安全虚拟试验实例238

10.1 驾驶员驾驶特性对行车安全的影响238

10.1.1 试验目的238

10.1.2 试验流程238

10.1.3 试验内容238

10.2 道路线形对行车安全的影响分析247

10.2.1 RVDES系统的构建248

10.2.2 安全评价指标选取250

10.2.3 基于RVDES系统的道路安全性评价251

10.3 环境风对行车安全影响的实例分析259

10.3.1 风-车-路仿真环境的构建260

10.3.2 侧风影响下侧翻倾向性的开环虚拟试验263

10.3.3 侧风影响下侧翻倾向性的闭环虚拟试验272

10.3.4 各因素对车辆侧翻影响的比较分析276

10.3.5 基于侧风的公路安全行车措施277

参考文献278