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第三节
路面结构及声学与振动特征

一、道路结构与分类

道路是连接一个地方到另一个地方的通道。世界上的道路各种各样,有平坦的城市道路、崎岖的山路、坑坑洼洼的乡村道路、杂乱无章的荒野地等。

1.道路结构

道路是由路基(垫层)、基层和面层组成的,如图1.14所示。

图1.14 道路的剖面结构

垫层是基层和土基之间的一层结构。在土壤水温状态不好的地区,水温变化可能带来结冰或土壤湿软,这会导致土基变形和强度不稳定,甚至土基可能挤入基层。为了消除这些不利影响,并分散来自基层的载荷,必须在这些地区增加垫层。

基层是承重层,承受汽车通过面层传递到基层的垂向载荷,并让载荷扩散到垫层,具备足够高的强度和刚度、良好的可靠性和耐久性。有些基层由多层结构组成,以便更加优化承重载荷的分配。基层由水泥、沥青、石灰等稳定混合料,砂、碎石和土等混合料,工业废渣等组成。根据使用的材料不同,基层分为土基层、石头基层和土石基层等。

面层是道路最上面的那一层,也被称为路面,由混凝土、碎石、沙、黏合剂等组成。碎石和沙是路面的主体部分,填充物是非常细的颗粒,黏合剂是指沥青或水泥。沥青或水泥在路面中占的比例并不大,但是却是影响路面性能最关键的材料。它们与混凝土结合,并使得路面与基层和垫层紧密地粘接在一起。面层直接承受车辆的载荷并受到环境的影响,因此它直接决定了路面的性能。

2.路面分类

从路噪的角度出发,可以对路面进行如下分类:

第一种分类是按照路面的力学特性来分,可分为弹性路面和刚性路面。弹性路面是指刚度低和弹性模量小的路面,主要成分是沥青和碎石。弹性路面抗弯和抗拉强度低,在外力作用下,路面变形大,速度响应慢。刚性路面是指刚度大和弹性模量大的路面,主要成分是水泥混凝土。刚性路面抗压强度非常大,在外力作用下,路面变形小,速度响应快。同一辆车行驶在弹性路面和刚性路面上,由于轮胎在弹性路面受到的冲击力比在刚性路面上小,因此在弹性路面上所产生的冲击噪声低,同时传递到悬架和车身上的振动小。

第二种分类是按照路面材料来分,可以分为沥青路面和水泥路面。沥青路面的黏结物是沥青,而水泥路面的黏结物是水泥。沥青路面属于弹性路面,而水泥路面属于刚性路面。通常,汽车行驶在沥青路面上的噪声比在水泥路面上低。

沥青路面可以再分为粗糙沥青路面和光滑沥青路面。粗糙沥青路面的颗粒粗糙,纹理波长长,如图1.15a所示;而光滑路面的颗粒细,波纹长度短,如图1.15b所示。

图1.15 沥青路面

水泥路面包括普通光滑水泥路面、横向刻槽水泥路面、纵向刻槽水泥路面、拉毛水泥路面等。光滑水泥路面比较平整,如图1.16a所示;横向刻槽水泥路面是在垂直于道路的方向拉出规则的刻槽,如图1.16b所示;纵向刻槽水泥路面是沿着道路方向拉出刻槽,如图1.16c所示。为了增加摩擦力和排水能力,很多光滑水泥路面被拉成毛糙,有的毛糙痕迹有规则,有的杂乱无章。

图1.16 水泥路面

除了沥青路面和水泥路面之外,还有很多种其他材料做成的路面,如沙土路面、碎石路面、砖块路面等。

第三种分类是按照路面的孔隙率来分,可以分成多孔路面和密实路面,如图1.17所示。在多孔路面中,孔隙率比较高,水和声波很容易进入道路的孔隙中,排水性和吸声性能比较好。密实路面的孔隙率比较低,排水性能差,而且声波被路面反射。

除了以上描述的路面之外,还有很多专门为NVH开发而建设的路面,例如波纹路面、随机冲击路面、脉冲冲击路面、鹅卵石路面、砖块路面、比利时路面、石块路面、碎砾石路面、减速带路面、破损路面、沙石/沙土路面、坑洼路面、刻槽/拉毛路面等,图1.18给出了一些路面照片。

图1.17 不同孔隙率的路面

图1.18 各种路面图

3.路面的基本功能

路面主要有以下几个功能。

第一个功能是承载汽车的重量。1000多千克的乘用车和几十吨重的大货车压在路面上,路面必须能够均匀地分摊这些重量。汽车运行时的动态重量比静态重量大,而且伴随着动态载荷,因此,路面必须有足够的可靠性来长时间地承载这些动态载荷。

第二个功能是传递动力系统的驱动力。动力系统的功率传递到轮胎,轮胎与路面有足够的摩擦,然后转化成驱动力推动汽车运动。因此,路面必须有良好的摩擦性能,同时必须有足够高的传递效率,即低的摩擦损耗。

第三个功能是排水。地面湿滑或下雨会降低轮胎和路面之间的摩擦,轮胎花纹沟中的水和轮胎周边的水必须尽快地从路面排出,否则,会带来行车安全隐患。

第四个功能是降低近场路噪。近场路噪是轮胎和路面共同作用而产生的,既有轮胎的贡献也有路面的贡献。刚度低、孔隙率高和构造深度小的路面有利于降低近场路噪和减小对轮胎的激励。

在这本书中,我们只关注第四个功能。同一辆车在不同道路上行驶所产生的车内噪声和振动相差甚远,比如以同样的速度在光滑沥青路面和水泥路面上行驶时的车内噪声相差可能超过10dB(A),而且频率成分不一样,因此,路面结构对路噪至关重要。

二、路面振动与声学指标

路面激励源的频率、大小以及路面吸声特征影响到路噪。从路噪角度,路面可以用四个特征来描述:路面纹理、构造深度、硬度、孔隙率。

1.路面纹理
(1)轮廓

路面轮廓是指路面形状的边界或外形面/线,反映了路面的概貌特征。路面轮廓在三维空间呈现,是一个空间面轮廓。但是,在工程中,为了分析路面特征,通常是在二维空间内来展示它的特征,用道路长度和高度两个维度来表征路面轮廓特征,即得到路面轮廓线。图1.19给出了一个二维路面轮廓图。图中的横坐标表示道路长度或距离,纵坐标为实际路面随着距离在垂向的位移变化值,即路面的波动量。

图1.19 路面轮廓

(2)波长与频率

路面不是平面,轮廓不是直线。轮廓线在直线上下波动,即偏离直线。如果取一段轮廓线来分析它的波动情况,它的波动呈现出一定的周期性或准周期性。路面轮廓曲线中周期性重复的距离长度称为波长,如图1.19所示。波长的倒数为空间频率( f s ),是指道路周期性重复部分沿着路面长度方向变化的快慢,它与波长的关系是

式中, λ 是路面波长。

在频率分析中,通常是对时间域内的数据进行傅里叶变换而得到频率曲线。当汽车行驶在道路上时,路面会以一定频率激励车辆。速度不同,路面激励频率不一样。路面激励频率与纹理波长和汽车行驶速度密切相关,表达如下

式中, u 是车速。

从式(1.2)可知,路面对汽车的激励频率与车速成正比,与路面波长成反比。速度越快,汽车所承受的激励频率越高;路面波长越长,激励频率越低。

(3)不平度

当路面波长大于0.5m时,汽车行驶在这样的路面上,乘客感受到路面不平整,即路面具备波动特征。对于这样的路面,用不平度来描述,对应的波长为不平度波长。路面不平度指的是实际路面在大尺寸(波长大于0.5m)范围内与理想路面偏离的程度。

根据式(1.2),可以计算出路面空间波长从0.5m到5m,车速从30km/h到100km/h的路面激励频率、波长和车速数据,见表1.3。

表1.3 路面激励频率与波长和车速的关系

路面轮廓曲线起伏较小,表明不平度小,即道路平整;反之,不平度大。不平度主要影响乘坐舒适性、驾驶性和操控性。不平度大的路面会让汽车承受大的冲击和颠簸,使得振动传递到车内。乘用车悬架垂向跳动振动频率一般在10~20Hz,这与路面不平度激励频率重叠部分很多,因此,不平度波长影响到乘坐舒适性。另外,不平度还影响汽车的可靠性、行驶安全和使用寿命,特别是在有雨水存留的低洼地方。因此,不平度是衡量路面质量的一个重要指标。

(4)纹理

当路面波长小于0.5m时,乘客感受到的是来自路面的振动。从图1.19所示的路面轮廓中截取一小段,再放大,得到路面细微的凹凸特征,如图1.20所示。对波长小于0.5m的路面,用路面纹理来描述路面结构。在路面纹理上,凹凸不平的沟纹也有一定的重复性,将纹理中周期性重复的一段称为纹理波长。

图1.20 路面纹理与纹理波长

根据纹理波长的长度,世界道路组织(World Road Association)将路面纹理分成三级:微观纹理(microtexture)、宏观纹理(macrotexture)和大纹理(megatexture),并写入国际标准(ISO 13473-1、ISO/FDIS 13473-2)。纹理波长小于0.5mm的纹理为微观纹理,波长在0.5~50mm之间的纹理为宏观纹理,波长在50~500mm之间的纹理为大纹理。表1.4列出了这三级纹理的纹理波长和峰值范围。

表1.4 三级纹理的纹理波长和对应的峰值范围(单位:mm)

不平度和纹理都属于路面轮廓的一部分,区别在于波长的划分。从大波长(大于0.5m)的角度来看轮廓,它表现为不平度,或者说不平度是描述轮廓的大趋势;从小波长(小于0.5m)的角度来分析轮廓,它表现为纹理,或者说纹理描述的是轮廓细微凹凸的变化。图1.21总结了不平度、大纹理、宏观纹理和微观纹理与波长和空间频率的关系。

图1.21 不平度和纹理与波长和空间频率的关系

注:“cycle/m”表示每米距离内的周期数。

微观纹理取决于路面的小尺度或细微结构,影响轮胎与路面之间的摩擦。宏观纹理取决于路面混合料的配比和孔隙率,影响汽车高速行驶时的抗滑能力、轮胎的抗冲击性和耐磨性。大纹理通常是由于路面破损产生的,影响乘坐舒适性。不平度取决于路面长距离的轮廓,影响汽车低频垂向振动和乘坐舒适性。本书从路噪角度来描述路面,因此,不涉及路面不平度带来的低频乘坐舒适性问题,而只关注路面纹理激励带来的路噪。

2.路面粗糙度与纹理深度

道路给轮胎与路面之间提供足够的摩擦来传递汽车动力系统的驱动力,并排出轮胎与路面之间的水。光滑平整的路面无法有效地传递驱动力和排水,因此,路面必须有一定的粗糙度。但是,粗糙度过大会使得轮胎的振动和噪声变大。

在纹理波长范围内,粗糙度表示路面表面凹凸不平的程度。表征粗糙度的指标是纹理深度(texture depth,TD),也称为构造深度,定义为在一定面积的路表面凹凸不平的平均深度,即一定面积下道路中的空心体积与面积之比,表达如下

式中, S 为路面表面一个区域内的面积; V 为这个面积下道路体积中的空气体积。

纹理深度可以通过测量得到,如图1.22所示。首先把路面清理干净,准备好一定体积的沙粒,再把沙粒铺在路面上,然后抹平沙粒使得它与路面平整,最后测量路面上沙粒的面积。用沙的体积除以覆盖路面的面积便是纹理深度(构造深度)。为了精确地得到路面的纹理深度,需要在同一个路面的三块地方做同样的试验。在每一个地方做三组试验,去掉偏差大的一组,保留两组数据,平均后的结果就是这个路面的纹理深度。

图1.22 路面纹理深度的测量过程

纹理深度也可以计算得到。在ISO 13473-1中,通过计算平均轮廓深度(mean prof ile depth,MPD)来计算纹理深度。将宏观纹理路面分成前半段和后半段,分别得到纹理峰值,轮廓深度定义如下

式中,PK1和PK2分别是前、后两个半段的峰值;PA为整段路面的平均值,如图1.23所示。

根据平均轮廓深度可以得到预估纹理深度(estimated texture depth,ETD),表达如下

微观纹理非常细小,眼睛难以识别,它给轮胎带来的振动比较小,乘客能轻微地感知到路面的粗糙,光滑沥青路面属于微观纹理路面,如图1.24a所示。宏观纹理与轮胎花纹块的尺寸相当,粗糙沥青路面属于宏观纹理路面,如图1.24b所示,乘客能明显地感知到路面的粗糙,但是宏观纹理路面使得轮胎的排水功能好及与地面的摩擦大。大纹理与轮胎和路面接触尺寸相当,破损路面属于大纹理路面,如图1.24c所示,大纹理尺寸能反映出路面的破损情况。

图1.23 平均轮廓深度的示意图

图1.24 三种纹理路面

图1.25给出了10条不同沥青道路的纹理深度。通过纹理深度客观数据和主观驾驶感受对比分析,可以粗略认为纹理深度小于0.7mm的路面是光滑沥青路,而大于0.7mm的路面是粗糙沥青路。同一辆车在不同纹理深度路面上行驶时,车内噪声不同,有的相差会很大。表1.5列出了5辆车分别在纹理深度为1.25mm的粗糙沥青路面和0.6mm的光滑沥青路面上行驶时的车内噪声对比,分贝差在7.4~10.4dB(A)之间。

图1.25 不同沥青路面的纹理深度值

表1.5 汽车在粗糙沥青路面和光滑沥青路面上以80km/h行驶时的车内噪声对比

图1.26给出了同一辆车以80km/h的速度在两条光滑沥青路面上行驶的车内噪声比较。这两条路的纹理深度都是0.67mm,车内噪声非常接近,特别是100Hz以上中高频段。光滑沥青路面属于微观纹理路面,颗粒细小,因此带来的高频噪声差不多。在100Hz以下的低频段,第一条路面带来的噪声大于第二条路面,这表明第一条路面上除了微观纹理颗粒外,还有少数宏观纹理颗粒。

图1.26 同一辆车分别在纹理深度相同的光滑沥青路面上行驶的车内噪声对比

有些路面虽然名称一样,如都叫粗糙沥青路面,由于其纹理深度不一样,导致路面对车辆的激励不一样,车内噪声也不一样。图1.27为同一辆车分别在纹理深度为1.10mm和1.25mm的两条粗糙沥青路面上以60km/h速度行驶的车内噪声频谱图。可以看出,大的路面激励带来了大的车内噪声。

图1.27 同一辆车分别在纹理深度不同的粗糙沥青路面上行驶的车内噪声对比

水泥路面种类多且差别大,有横向刻痕路面、纵向刻痕路面、无刻痕路面等,路面纹理不同和刻痕不同导致它们对轮胎的激励差异非常大。图1.28给出了同一辆车分别在一条普通水泥路面和一条刻痕水泥路面上以50km/h速度行驶的车内噪声对比。普通路面带来的总声压级大于刻痕路面,但是在48Hz处,刻痕路面带来了凸显的峰值,这是由于轮胎与刻痕之间的冲击较大导致了大的结构声传递。

图1.28 同一辆车分别在普通水泥路面和刻痕水泥路面上行驶的车内噪声对比

3.道路的硬度

路面硬度影响到它对轮胎的冲击。硬度大的路面对轮胎的冲击力大。一方面,冲击引起的近场路噪大;另一方面,轮胎通过悬架传递到车身的振动大,导致了结构声路噪大。水泥路面的构造深度与光滑沥青路面差不多,甚至更小,但是汽车在水泥路面上行驶的噪声比光滑沥青路面大,其根本原因是水泥路面的硬度比光滑沥青路面大许多。

4.道路孔隙率与吸声

在图1.17a所示的多孔道路中,颗粒之间存在孔隙。孔隙多少可以用孔隙率( δ )来表示,定义为在一定体积道路中,混凝土集料之间的孔隙与整个混凝土体积的比值,表达如下

式中, V air 是间隙的体积; V 是混凝土的体积。

孔隙的功能是排水和吸声。近场路噪声波进入孔隙后,其能量在孔隙之间耗散,使得反射到远场的声能减少。为了达到良好的吸声功能,道路中的孔隙应该串通,以便声能更好地被吸收。另外,声波进入孔隙后,声源有了更大的空间传播,这使得近场路噪声波的压缩和扩张效应降低,这降低了泵气噪声和空管噪声。孔隙率越大,对路噪的抑制效果越好,即吸声性能越好。一般认为,只有孔隙率达到15%,路面才有良好的吸声效果。

三、用于路噪研究与评价的三种典型路面

为了研究路噪特征、进行车与车之间的对比、找到降低路噪方案等,研究人员和工程师们通常选择三种最常用的路面:光滑沥青路面、粗糙沥青路面和水泥路面。路面对轮胎的激励主要取决于纹理波长、构造深度、硬度和孔隙率。纹理波长影响到路面激励的频率,构造深度影响到路面对轮胎的冲击力幅度,硬度影响到冲击力的强度,孔隙率影响到路面对声音的吸收。

光滑沥青路面的特征是纹理为微观纹理、构造深度小、硬度低和孔隙率高。微观纹理波长短,空间频率大,因此路面对轮胎的激励以中高频为主。构造深度小就使得路面的激励幅度低,硬度低意味着激励强度低,路面引起的轮胎振动小,传递到悬架和车身的振动小,结构路噪低。孔隙率高表明部分近场噪声被路面吸收,路噪声压级低。光滑沥青路面适合于路噪中高频声音的评估。

粗糙沥青路面的特征是纹理为宏观纹理、构造深度大、硬度低和孔隙率高。宏观纹理波长适中,路面激励以中低频为主。构造深度大就使得路面的激励幅度高,硬度低意味着激励强度低,孔隙率高表明部分近场噪声被路面吸收。这样,粗糙沥青路面引起的轮胎振动在中低频偏大,导致中低频结构路噪大。在这种路面上,轮胎胎面引起的中低频噪声能够很好地体现出来,因此,它适合于路噪中低频声音的评估。

水泥路面的特征是纹理为微观纹理,但是路面通常有特定间隔的刻痕、构造深度小、硬度高和孔隙率低。微观纹理波长短,空间频率大,因此路面对轮胎的激励中有中高频成分;构造深度小就使得路面的激励幅度低,硬度高意味着激励强度高,孔隙率低表明近场噪声几乎不能被路面吸收。一些路面上的等间距(通常大于50mm)刻痕使得路面有单一低频的激励,而且激励能量远远大于其他频率,因此水泥路面适合路噪中低频声音的评估。

四、路谱分析

1.路谱

路谱是道路路面谱的简称,指的是路面不平度或纹理的功率谱密度分布曲线,是空间频率的函数,反映空间频率域内的激励特征。

路面不平度或纹理是以长度域或空间域的形式给出的。在工程分析中,人们更加关心路面激励的频率特征。在得到频率特征之前,必须将路面不平度转换到时间域内,而这与汽车行驶的速度相关。时间域与长度域的关系是

式中, x 是路面长度坐标值; t 是时间; u 是车速。

路面垂向位移在时间域与长度域的关系为

在一定的速度下,路面垂向位移随长度的函数 z x )= f x )就可以转换为 z t )= f t u ),这样,路面不平度和纹理在长度域内的曲线转换成时间域内的曲线。例如,某辆车以50km/h的速度行驶时,图1.29a中的路面纹理长度域曲线变成了图1.29b所示的时间域曲线。

图1.29 路面纹理曲线

路面激励特征用自功率谱来表征,垂向位移的自相关函数为

位移的自功率谱密度为

获得时间域自功率谱的另一个方法是先得到空间域内的功率谱函数,然后转换成时间域内的功率谱函数,两者的关系为

式中, Ω 为空间频率; G Ω )为空间域内的路谱功率谱函数。

空间频率与时间域频率之间的关系为

2.路谱的用途与采集

路噪源来自路面,路谱是分析路噪源的基础。采集路谱有以下三种用途:

第一,研究道路对轮胎和整车的振动输入特征。在了解路谱频率激励特征的基础上,在分析车内噪声和振动信号时,可以将车内信号与路谱信号做相关分析,从而分辨出哪些响应是来自路面激励,哪些响应是轮胎和悬架结构的贡献。

第二,在车型开发前期,没有样车,只有通过计算机辅助工程(CAE)计算来预测车内的路噪。将路谱输入CAE模型中作为激励源,来计算由于道路激励所产生的车内噪声和振动。

第三,在试验台架上测试汽车路噪时,将采集的路谱输入激振器来激励轮胎,便可以识别出通过轮胎和悬架传递到车内的结构声路噪。

采集路谱的方法有接触法和非接触法。接触法用指针端头接触路面,采集路面信号。非接触法用激光照射路面,获取路谱信号。

五、三种典型路面的路谱特征

光滑沥青路面、粗糙沥青路面和水泥路面是世界上最普遍的路面。在路噪开发中,为了统一标准和便于评估,就把它们作为标准路面。

1.光滑沥青路的路谱特征

沥青路面是沥青混凝土材料作为面层的路面,属于弹性路面。沥青路面表面平整、无接缝,路面孔隙率高,具备一定吸声能力。光滑和粗糙主要是体现在路面纹理波长和纹理深度。光滑路面的纹理波长主要是微观纹理,波动幅值低,纹理深度小。

图1.30a为一条光滑沥青路面的空间域位移曲线。位移曲线截取了80m长的路面段。在这个长度范围内,路面波动范围为-3~2mm,但是幅值集中在-1.8~1.2mm之间,主要波动范围约为3mm,均方根(RMS)值为0.68mm。图1.30b为空间功率谱密度(PSD)曲线,在空间频率4cycle/m以内,随着频率增加,功率谱降低,说明这是一条起伏路面,不平度偏大。在4cycle/m以上,功率谱密度几乎没有变化,幅值只有约0.00024mm 2 /(cycle/m),而且波动很小,即这是一条非常光滑的路面。

图1.30 一条光滑沥青路面的空间域曲线

2.粗糙沥青路的路谱特征

与光滑沥青路面一样,粗糙沥青路面是弹性路面。它们的区别在于纹理波长和纹理深度,粗糙沥青路面以宏观纹理波长为主,纹理深度比光滑沥青路面大。

图1.31为一条粗糙沥青路面的空间域位移曲线和空间功率谱密度曲线。位移曲线截取了80m长的路面段。在这个长度范围内,位移沿着中心线的上下波动为-4~4mm,但是幅值集中在-2~2mm,主要波动范围约为4mm,RMS值为0.77mm。在空间功率谱密度曲线上,在低频段,有几个大的峰值,这是大颗粒造成的。随着空间频率的增加,谱密度幅值降低,低幅值由沥青路面小颗粒成分决定。在1~10cycle/m之间,功率谱幅值在0.0008~0.0016mm 2 /(cycle/m)之间,比光滑沥青路面大,而且波动也大。

图1.31 一条粗糙沥青路面的空间域曲线

3.水泥路的路谱特征

水泥路面是以水泥混凝土为主要材料做面层的路面,属于刚性路面。水泥路面的纹理波长和纹理深度没有光滑沥青路面和粗糙沥青路面那么清晰,即有大有小。

图1.32为一条水泥路面的空间域位移曲线和空间功率谱密度曲线。位移曲线截取了80m长的路面段。在这个长度范围内,位移沿着中心线的上下波动为-8~2.5mm,但是幅值主要集中在-1.8~1.8mm之间,主要波动范围约为3.6mm,RMS值为0.46mm。除了在3.34cycle/m处有一个大的峰值外,功率谱密度随着频率增加而迅速下降,这个峰值是由路面的横向刻痕所导致的。

图1.32 一条水泥路面的空间域曲线

4.三种典型路面的比较

将以上三种典型路面的位移曲线和功率谱密度曲线放在一起比较,可以看出它们幅值和频率的差异。

图1.33为三种路面的空间曲线比较。从整体幅值大小来看,光滑沥青路面与水泥路面相当,粗糙沥青路面的幅值最大,但是水泥路面上的刻痕带来周期性凸显的幅值。

图1.34是三种路面的空间功率谱密度比较。在1cycle/m以下,三种路面的功率谱都比较大,这说明这三条路面在长度方向有波动,即它们不是直线,而是上下起伏。对照图1.21的空间频率与不平度的关系,可以看到这三条路都存在跨度超过2m的不平度。光滑沥青路面的功率谱密度比粗糙沥青路面小很多,在10cycle/m(50km/h、65km/h和80km/h车速对应的频率为139Hz、180Hz和222Hz)以下,也比水泥路面低很多。在空间频率3.34cycle/m以下,水泥路面功率谱密度与粗糙沥青路面相当,随后迅速降低,甚至在大于10cycle/m之后,比光滑沥青路面的功率谱还低,但是在3.34cycle/m处,水泥路面功率谱密度曲线上有一个凸显的峰值,这是由特别设计的路面横向刻痕导致的。

图1.33 三种典型路面的空间曲线比较

图1.34 三种路面的空间功率谱比较

根据式(1.8)和式(1.10),可以计算出不同行驶速度下的时间域功率谱。图1.35为汽车以50km/h、65km/h和80km/h行驶在一条有横向刻痕水泥路面上得到的时间域功率谱。空间功率谱曲线的横坐标是空间频率,时间域功率谱曲线的横坐标是时间域频率。两种功率谱曲线的形状一样,只是随着车速增加,时间域功率谱向频率变高方向平移。在三种速度下,路面横向刻痕带来的峰值所在频率分别为46.5Hz、60.4Hz和74.3Hz。随着车速增加,轮胎通过刻痕的时间越短,它撞击刻痕的能量越小,所带来的车内噪声峰值越小。

图1.35 汽车以50km/h、65km/h和80km/h在水泥路面上行驶时的时间域功率谱密度曲线 stXd9gFqK2nBWGq9vRZ6G6O8vmLYov4YR3damrigrbQ/m607VV6xaIm1CWTqpzmF

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