当车辆遇到对角气流时,侧向力可能发生在正常行驶中,这是常见的风条件。其使得车辆偏离希望的路径,如直线行驶,发生侧向和横摆响应。例如,驾驶员经历的典型的情况是通过桥或高速超过货车以及在足够强的随机风中行驶在开阔地带。驾驶员要通过转向调整和纠正侧风的影响。取决于车辆对侧风的灵敏度,这是不舒适的主要问题,但也可能变成安全问题。
由于风的随机特性,频率域用于描述侧风对车辆的作用。为了标准化车辆对侧风激励的响应,其可以用幅值比表示[50]。图16.21给出了不同行驶速度下横摆速度与侧风激励的幅值比,常侧风产生常横摆速度,频率f-0的幅值比。由于在高行驶速度下车辆阻尼减少,横摆速度的共振幅值随速度增加而增加。所有其他车辆对侧风激励的反应,都有如图16.21所示横摆速度的类似响应[51]。在驾驶员看来,侧风扰动是由这些反应组成的一种模式,这种模式的组成取决于车辆设计及其性质。因此,对行驶的车辆是典型的[521。这种车辆反应模式引起转向,要求通过驾驶员进行转向调整。
在这种反应模式中,横摆速度是重要的运动量,因为其导致了相对原路径可觉察的角偏离。侧风行为通常仅考虑使用横摆速度反应,然而当观察侧风中车辆的共振行为时,必须从整体上考虑车辆的反应模式,换言之,要考虑所有其他车辆反应。
图16.22给出了不同侧风激励下有阻尼固有频率和共振频率对行驶速度的依赖性,横坐标表示频率,如图16.21所示一样。共振频率散布在广泛范围内,在实际速度范围内高达大约50m/s。当速度进一步增加,其达到车辆有阻尼的固有频率。
如果侧风发生时彼此有时间间隔,则允许车辆在激励后振荡。这些延迟的振荡发生在由系统确定的固有频率下,在这种情况下车辆存在有阻尼固有频率。当允许车辆自然振荡时,所有车辆反应以该频率振动。在这种情况下车辆横摆速度反应非常重要,因为车辆有阻尼固有频率接近于横摆速度的共振频率。这种激励在车辆经过桥或超过货车时是典型的,驾驶员通常明白自己在做这些情形下可能经历的干扰,通常在干扰发生前进行初始的转向调整,这些情况分类为非关键的情况[51]
如果车辆受到随机侧风激励,不变的随机车辆激励附加在延迟的固有振荡上。与前面所述单一侧风引起零星的车辆激励相比,在这种情况下,车辆受到其共振频率整个范围的激励。因此,单个车辆的响应交替共振。横摆速度响应再次是重要的,因为其共振频率接近于无阻尼固有频率。然而,在这种情况下仅考虑横摆速度是不够的,当车辆遇到随机激励时,必须考虑所有车辆响应。
来源:机械工业出版社出版
作者:李杰教授领衔翻译