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Berechnungsverfahren für stochastische Fahrzeugschwingungen

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Übersicht

Fahrzeuge auf unebenen Fahrwegen führen Zufallsschwingungen aus, durch die Fahrkomfort und Fahrsicherheit beeinträchtigt werden können. Die Analyse solcher Fahrweg-Fahrzeug-Mensch-Systeme bedarf einer umfassenden Untersuchung der zufälligen Fahrwegunebenheiten, der nichtlinearen Fahrzeugdynamik und der menschlichen Schwingungswahrnehmung. Hierfür werden sowohl im Frequenz- als auch im Zeitbereich mathematische Modelle für diese drei Teilsysteme angegeben. Bei mehrachsigen Fahrzeugen wird dabei die Erregung in mehreren Kontaktpunkten berücksichtigt. Eventuell auftretende Nichtlinearitäten werden mit Hilfe der Statistischen Linearisierung behandelt. Die Berechnung der interessierenden stochastischen Kennwerte, d. h. der Varianzen der dynamischen Radlasten, der Fahrzeugaufbaubeschleunigungen und der menschlichen Schwingungswahrnehmung, geschieht mit der Spektraldichtemethode im Frequenzbereich oder der Kovarianzmethode im Zeitbereich. Die Gegenüberstellung der beiden Methoden ergibt Vorteile der Kovarianzmethode sowohl bei linearen als auch insbesondere bei nichtlinearen Problemen. Die dargestellten Rechenverfahren für stochastische Fahrzeugschwingungen werden anhand eines nichtlinearen Automobilmodells beispielhaft veranschaulicht.

Summary

The dynamic analysis of random vehicle vibrations and the consequences especially to human comfort requires an integrated investigation of guideway roughness, nonlinear vehicle dynamics and human response to vibration exposure. Therefore, the complete system is characterized in the frequency as well as in the time domain. Multi-axle excitation inputs are included in the vehicle dynamics. Nonlinearities are considered by statistical linearization techniques. Then, the variances of wheel load variation, car body acceleration and human perception are determined by spectral analysis in frequency domain as well as by covariance analysis in time domain. Comparing both methods the covariance analysis is favourable for linear and, particularly, for nonlinear problems. Its efficiency is illustrated by the random vibration analysis of a nonlinear automobile model.

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Authors and Affiliations

  1. Lehrstuhl B für Mcchanik TU München, Arcisstraße 21, D-8000, München 2

    P. C. Müller &  K. Popp

  2. Institut B für Mechanik, Universitat Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, D-7000, Stuttgart 80, Bundesrepublik Deutschland

    W. O. Schiehlen

Authors
  1. P. C. Müller
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  2. K. Popp
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  3. W. O. Schiehlen
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Herrn Professor Dr. E. Mettler zum 70. Gebrutstag gewidmet

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Müller, P.C., Popp, K. & Schiehlen, W.O. Berechnungsverfahren für stochastische Fahrzeugschwingungen. Ing. arch 49, 235–254 (1980). https://doi.org/10.1007/BF01351337

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