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当期目录

    2025年, 第47卷, 第8期 刊出日期:2025-08-25 上一期   
    基于通行规则模型的自动驾驶仿真场景构建研究
    马明月,苗泽霖,王韦清,赵光明,王长君
    2025 (8):  1437-1447.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.001
    摘要 ( 400 )   HTML ( 45 )   PDF(1455KB) ( 162 )  

    本文提出一种面向自然语言道路通行规则的普适性和可扩展的描述模型,通过本体论方法将通行规则语言描述转化成逻辑命题,建立统一的基于设计运行范围、动态驾驶任务的道路通行规则要素层,构建匹配系统设计运行范围、动态驾驶任务的道路通行规则测试边界识别模型,提出基于道路通行规则描述模型的场景设计方法。选取两种自动驾驶算法进行测试验证,表明本文提出的道路通行规则场景设计方法,能够基于有限的测试用例实现高覆盖度的道路通行规则符合性测试,减少因被测系统与测试场景不匹配造成的无效测试,有效识别不符合道路通行规则的情形。

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    面向自动驾驶仿真的动态驾驶环境拓扑建模方法研究
    贾鑫,张强,张志恒,高金鹏,管欣
    2025 (8):  1448-1458.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.002
    摘要 ( 234 )   HTML ( 12 )   PDF(2610KB) ( 90 )  

    针对自动驾驶系统开发对于仿真工具的需求,面向当前复杂交通场景中驾驶关联信息组织缺乏完备、精简的表达模型和快速索引方法,提出了一种基于拓扑心理学原理的动态环境建模方法。通过建立类人思考模式的环境表征模型,类人记忆模式的信息储存及索引方法,实现驾驶决策所需环境信息的有效组织管理和快速筛选提取。本模型既能够用于交通仿真环境信息组织,又可以用于无人驾驶系统驾驶环境信息表征。在VTD仿真环境中建立了两种典型场景的动态驾驶环境模型,验证了本文方法的有效性。

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    基于量子密钥的无人机辅助车辆认证方案
    程腾,曹子昂,谢先立,洪欣羽,杨泽,石琴
    2025 (8):  1459-1467.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.003
    摘要 ( 274 )   HTML ( 8 )   PDF(3971KB) ( 64 )  

    随着车路云一体化的快速发展,路边单元(road side units,RSU)在车载自组网络(vehicular Ad-hoc networks,VANET)中的通信作用愈加显著。当RSU出现故障时,无人机凭借其快速部署、灵活等优点,可以快速充当临时移动基站。由于无人机与车辆之间通信的网络结构是开放且动态变化的,实现安全通信和轻量化认证是亟须解决的问题。因此,本文基于量子对称密钥和物理不可克隆函数(physical unclonable function,PUF)等混合加密方法确保信息传输的安全性,并实现对恶意无人机或车辆身份信息的追溯。性能分析表明,相比于其他轻量级认证方案,本文方案在车辆计算开销方面可降低约为5.82%-63.28%,在无人机计算开销方面可降低约为43.98%-65.98%。

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    基于驾驶人认知决策空间的换道意图预测
    孙秦豫,周航,付锐,王畅,黄涛,杨骏锋,王芸豪
    2025 (8):  1468-1478.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.004
    摘要 ( 196 )   HTML ( 12 )   PDF(6663KB) ( 67 )  

    智能车辆人机协作的关键是以人为核心,换道作为最基本的驾驶任务之一,准确高效预测驾驶人换道意图对人机协作拟人化发展至关重要。本文基于驾驶人认知决策空间的理论,设计了驾驶人换道意图预测试验,分析了车辆操纵数据、驾驶人视觉特性与驾驶场景之间的关系,生成了驾驶人注视区与驾驶场景拓扑关系图,构建了不同时间窗口的驾驶人换道意图预测模型数据集,基于ConvNeXt(convolutional network)模型的逆残差深度可分离卷积,结合注意力机制ECA(efficient channel attention)、ConvLSTM(convolutional long short term memory)网络以及GCN(graph convolutional networks)图神经网络等结构,构建了基于注意力机制的驾驶人换道意图预测模型。结果表明,数据集时间宽度为3 s时模型的预测准确率表现最佳,为91.15%,通过对比试验、消融试验充分验证了所提出的基于注意力机制的驾驶人换道意图预测模型的优越性能。

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    基于MobileViT模型和光流融合的驾驶人行为识别
    徐慧智,张建召,蒋贤才,宋成举
    2025 (8):  1479-1489.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.005
    摘要 ( 239 )   HTML ( 2 )   PDF(6552KB) ( 48 )  

    本文基于MobileViT算法,提出一种新型CNN和Transformer相结合的驾驶人行为识别模型,即Mse-MViT模型。该模型借助光流算法对图像递归处理,提取视频片段起始帧至顶点帧的关键帧序列,获取驾驶人运动信息。自建Driver-vior数据集,基于多尺度特征融合、SE注意力机制和双分支结构,实现运动信息和图像全局与局部特征融合。实验结果表明:Mse-MViT模型识别驾驶人行为准确率达到了95.83%,具有更好的性能和鲁棒性;在State Farm数据集上进行对比实验,精度提升了2.5%,验证了改进算法的泛化能力与有效性。

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    自动驾驶车辆轨迹跟踪避撞的扩散强化学习方法研究
    赵俊杰,王以诺,吴江,吴思潮,邹昌迪,王洪达,李升波,马飞,段京良
    2025 (8):  1490-1500.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.006
    摘要 ( 307 )   HTML ( 11 )   PDF(3208KB) ( 133 )  

    自动驾驶汽车的智能化是推进汽车产业转型升级的关键,其中轨迹跟踪避撞技术对确保自动驾驶汽车行驶安全至关重要。本研究针对现有强化学习型控制方法探索不充分问题,提出了一种扩散型强化学习算法。通过将扩散模型与强化学习框架相结合,把传统策略网络替换为扩散式生成策略网络,将扩散模型的多模态分布匹配能力引入强化学习中,并与值分布柔性执行-评价算法结合,提出了扩散型值分布执行-评价算法。仿真与实车试验表明,所提算法展现出较高的探索效率,实车横向平均跟踪误差小于0.03 m,速度平均跟踪误差小于0.05 m/s,验证了算法的优越性。

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    基于人机博弈的驾驶权接管控制策略
    石英魁,胡川,邹建中,张希
    2025 (8):  1501-1512.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.007
    摘要 ( 237 )   HTML ( 9 )   PDF(3429KB) ( 46 )  

    当前L3级别有条件自动驾驶能够在部分特定情况下独立执行驾驶任务,从而允许人类驾驶员参与驾驶无关任务,但当系统发出接管请求,如何在驾驶员状态恢复过程中实现从自动到手动驾驶的平稳过渡是当前自动驾驶应用的关键问题。本文面向L3自动驾驶中人类驾驶员接管控制权场景,根据系统发出接管请求后驾驶员的接管行为阶段,构建了驾驶权过渡过程中的人机非零和微分博弈框架,开发了基于单评价网络的事件触发自适应动态规划控制算法,通过求解人机双方耦合控制目标下的驾驶策略以及设计基于指数-三角优化算法的柔性控制权限转移,实现了安全、稳定的自动-手动驾驶模式切换。结果表明采用该驾驶员接管策略相比于刚性控制权切换方案时,系统能实现更理想的避障表现以及更稳定的车辆运动。

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    基于主观先验强化学习的汽车环岛驾驶决策
    吴坚,石裕康,朱冰,赵健,陈志成
    2025 (8):  1513-1521.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.008
    摘要 ( 223 )   HTML ( 6 )   PDF(3336KB) ( 55 )  

    针对汽车在复杂强交互环岛场景下面临的安全性问题,提出一种基于主观先验强化学习的驾驶决策策略。首先,构建包含汽车横纵向耦合动作空间、多尺度信息状态空间、多目标奖励函数的环岛场景模型。其次,采用人类偏好强化学习理论优化的Soft Actor-Critic算法,设计考虑智能体行为风险先验认知的汽车驾驶决策策略。基于多层感知机的自学习主观风险分类器,对智能体行为风险进行先验认知评定,引导汽车驾驶决策朝向更安全方向收敛。最后,搭建CARLA仿真环境开展测试验证。结果表明,相比于SAC算法,本文设计的策略能够帮助汽车在环岛场景中提升约8.73%的驾驶决策安全性能。

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    基于云控分层架构的电动重型货车预测性节能巡航控制研究
    万科科,江发潮,李淑艳,钟薇,王璐瑶,张傲,高博麟
    2025 (8):  1522-1533.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.009
    摘要 ( 231 )   HTML ( 8 )   PDF(7216KB) ( 77 )  

    随着车路云一体化系统的不断发展,智能网联汽车的云控节能技术已成为当前产业化落地应用的重点方向。然而,现有电动重型货车的节能控制技术中仍存在两方面不足:其一,缺乏面向节能驾驶应用的云控分层架构设计;其二,现有基于坡度信息的节能车速优化研究中,未充分考虑电动重型货车制动能量回收与空挡滑行等动力系统特性,导致节能效果受限。针对上述问题,本研究构建了基于云控分层架构的电动重型货车预测性节能巡航控制系统。首先,基于云控系统原理设计了面向节能驾驶应用的系统架构,并提出一种车云协同的滚动优化控制方法。其次,基于云端坡度信息和电动重型货车的能耗模型,设计了一种融合经济车速、空挡滑行和制动能量回收协同规划的节能巡航算法。该算法通过构建分层异质密度下的状态空间,并采用状态点近似的方法实现动态规划算法的求解。最后,通过典型上下坡工况进行了规划效果的分析与验证,该算法表现出了显著的预见性节能驾驶特性。此外,基于真实道路坡度信息进行了与传统节能巡航算法的对比仿真,结果表明所提出的算法在考虑空挡滑行的情况下提升了4.29%的节能率,证明了空挡滑行在电动重型货车节能控制中的潜力。搭建车云分层平台对系统架构与节能效果进行了综合验证,累计200 km的有效测试数据显示:相比定速巡航,节能效果最大可达8%;相比人工驾驶,节能率为1.62%-3.40%。以上研究表明,云控预测性节能巡航系统具有显著的节能潜力,可综合提高车辆及驾驶员的节能行驶能力,具有重要的产业化应用价值。

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    面向车载异构平台的多帧视图变换全景影像拼接算法
    陈丽娟,汪凯鑫,吴磊,卢佳伟,吴德
    2025 (8):  1534-1545.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.010
    摘要 ( 172 )   HTML ( 5 )   PDF(8791KB) ( 32 )  

    汽车辅助驾驶技术中的全景影像功能能够有效消除驾驶员视线盲区,降低事故发生率,然而现有的车载全景影像系统大多存在画面质量不佳、流畅度差、低实时性等问题。本文针对其中图像边缘质量和算法实时性问题重点优化,提出了一种基于多帧视图变换的全景影像拼接算法。首先为解决鱼眼相机校正图边缘清晰度和分辨率降低问题,提出使用VDSR模型对校正图进行重建;其次提出基于多帧的视图变换算法,在完成图像视角变换的同时实现图像拼接,降低算法执行时间;并且通过运动补偿将相邻帧鱼眼图像映射到全景图像中,提高图像质量。车载异构平台上进行的整车实验结果表明,相比单帧视图变换,应用本文方法生成的全景图像在PSNR和SSIM指标上各提升了2.27 dB和0.022, 图像输出帧率达到30 FPS,在保证实时性的同时明显提升了全景图像的主观视觉效果。

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    基于金属相变材料储热的严寒地区电动客车热管理系统研究
    谢鹏,蔡振豪,罗睿林,王靖飞,林程
    2025 (8):  1546-1558.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.011
    摘要 ( 207 )   HTML ( 15 )   PDF(6747KB) ( 55 )  

    针对严寒地区大型纯电动客车冬季运行面临的续航里程严重衰减、热车时间过长等问题,本文突破传统低温热管理技术的局限,提出了基于金属相变材料储热的整车热管理解决方案。设计了面向极寒工况的铝硅合金相变储热装置,并基于整车系统仿真,分析了储热装置容量配置对车辆低温性能的影响。结果表明,所设计的储热装置具备超过235 W·h/kg的质量能量密度和429 W·h/L的体积能量密度,储能成本仅为锂离子电池系统的5%~20%。在-40 ℃环境下,增设110 kW·h的储热单元可使续航里程提升115.5%,而仅配置8 kW·h的储热装置就能将热车时间缩短65%。本文为严寒地区纯电动客车的大规模推广提供了兼具技术可行性与经济合理性的热管理新范式,对推动高纬度地区公共交通全面电动化具有重要意义。

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    四轴重载无人车辆电液全轮转向系统设计与路径跟踪方法研究
    陈毅,贺湘宇,周希亮,范厚禄,吴卓禹
    2025 (8):  1559-1572.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.012
    摘要 ( 242 )   HTML ( 12 )   PDF(11075KB) ( 78 )  

    四轴重载无人车辆是一种新型特种工程车辆,具有多轴、高承载和大转弯半径的特点,因此,全轮转向系统的研究成为一大难点。本文设计了一种新型四轴重载无人车辆的电液全轮转向系统,并开展了路径跟踪方法的研究。首先,构建了四轴重载无人车辆2自由度模型(2-DOF),基于转向阻力和车桥结构的分析,设计了一种新型电液全轮转向系统;然后,提出了一种基于预瞄控制的滑模控制器(PSMC)的路径跟踪方法,实现了对车辆四轴转角的精确控制;最后,基于不同工况,利用联合仿真模型对本文研究内容进行了验证。为验证电液转向系统的稳定性和可行性,搭建了实验平台,展现了该系统良好的动态性能。

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    平面搭接自冲铆接铝合金接头的成形质量和力学性能研究
    王超,于万元,成艾国,何智成,陈涛
    2025 (8):  1573-1587.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.013
    摘要 ( 195 )   HTML ( 7 )   PDF(10434KB) ( 36 )  

    为提升自冲铆接在连接厚铝合金板时的接头质量,提出了平面搭接自冲铆接(flat-surface-overlapped self-piercing riveting, FS-SPR)工艺。制作了5种接头用于研究铆接距离、搭接距离和搭接面类型的影响。通过准静态和疲劳试验研究了FS-SPR接头准静态和疲劳载荷下的力学性能和失效行为。通过有限元仿真研究了FS-SPR工艺的成形机理,并探讨了工艺参数对斜面搭接的FS-SPR接头成形质量的影响。结果表明J1、J3、J4接头可形成良好机械互锁,而J2接头因下层板厚度不足未能形成机械互锁,J5接头因组合厚度大而出现铆钉弯曲。仿真结果表明,搭接长度须超过40 mm,铆接位置宜中间偏右,板材厚度和铆钉长度须优化以提升成形质量。合理设计的J1和J3接头优于传统搭接的J5接头。J5接头峰值力和能量吸收分别比J1接头低1.7%和28.6%,比J3接头低10.7%和6.4%。当载荷水平相同时,J3接头的疲劳寿命平均比J5接头高70%。

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    面向大角度座椅研发的后倾坐姿乘员损伤仿生模型开发及验证
    李海岩,张胜娇,王彦鑫,张欣玉,崔世海,贺丽娟,吕文乐
    2025 (8):  1588-1595.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.014
    摘要 ( 224 )   HTML ( 14 )   PDF(4624KB) ( 61 )  

    智能汽车的快速推广使得零重力座椅有了更多的应用场景,这给后倾坐姿乘员约束系统设计带来全新的挑战。为弥补现今碰撞测试假人对后倾坐姿乘员安全研发的局限性,本研究基于图斯特第五百分位女性(TUST IBMs F05)和第五十百分位男性(TUST IBMs M50)乘员损伤仿生模型,通过姿态调整重建,开发后倾坐姿乘员损伤仿生模型,并通过重构尸体试验验证模型有效性。试验结果表明两种模型位移-时间曲线均落在尸体通道内,该模型在胸腰椎、骨盆几何形态上符合真实的人体结构,其他软组织亦兼具详细、逼真的解剖学结构和网格质量良好的优点,具有较高的生物逼真度。模型可为研究后倾坐姿乘员碰撞损伤机理、制订安全防护策略和相关法规提供可靠的基础数据,也为大倾角汽车座椅开发及安全和舒适性测评提供高效的计算工具。

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    基于GAN-FCNN数据增强的特种车辆声品质预测研究
    钱堃,杜习康,王言夫,段继英,刘珂,谭璟,沈政华,赵剑
    2025 (8):  1596-1606.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.015
    摘要 ( 153 )   HTML ( 6 )   PDF(5452KB) ( 36 )  

    针对特种车辆声品质预测时,面临采集噪声样本成本较高、样本处理后只能获得少量样本集、缺乏充足的噪声样本,从而影响各类预测模型训练时的模型精度问题,本文建立GAN-FCNN网络,使用4层全连接层构建生成器与判别器进行对抗训练,生成伪样本集。将增强样本集分别带入到LASSO线性回归模型和RF、BP及其PSO优化模型进行回归预测,通过验证,模型预测精度与性能均得到提升。相比于传统的过采样算法,GAN-FCNN网络有更高的准确率,更适用于特种车辆声品质预测模型建立时进行样本扩充。

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    基于改进无延迟频域算法的汽车风噪主动控制研究
    冀慧俊,卢炽华,陈弯,刘志恩,王颖,王永亮,孙孟雷
    2025 (8):  1607-1615.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.016
    摘要 ( 211 )   HTML ( 6 )   PDF(5727KB) ( 42 )  

    风噪是新能源汽车高速行驶车内噪声的主要来源之一,采用传统结构设计进行风噪控制存在控制难度大、降噪效果不明显等问题。本文基于次级通路均衡和频域分段变步长方法,提出了一种改进的无延迟频域滤波主动降噪算法。该算法相对于传统的滤波最小均方(FxLMS)算法具有计算复杂度低、系统降噪性能对频率的依赖性小的特点,能够在较宽频率范围内实现好的降噪效果。在SIMULINK中搭建了该算法双通道仿真模型,对宽带风噪的降噪控制效果进行了模拟,并在整车半消声室内搭建风噪主动控制试验台架进行测试验证。结果表明,基于高速工况下实车测得的车内风噪数据,本文的改进无延迟频域滤波算法的降噪效果明显优于传统FxLMS算法,在两个目标位置处可分别取得约9.42和8.81 dB(A)的降噪量。该研究成果可为汽车风噪主动控制和应用提供新思路和新方法。

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    轻量化铝陶制动盘在新能源汽车上的应用研究
    曹柳絮,汪衡虎,霍树海,陈秋儿,陶乐晓,马一鸣,杨霄峰,丁鑫,蒋兆汝,刘春轩,戴青松,张晓泳
    2025 (8):  1616-1626.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.017
    摘要 ( 214 )   HTML ( 11 )   PDF(6528KB) ( 83 )  

    在碳达峰碳中和的背景下,新能源汽车对轻量化的需求日益迫切。制动盘作为关键部件,其轻量化不仅减轻簧下质量,还有利于提高车辆电效能和易操控性。与传统铸铁制动盘相比,铝陶制动盘在综合性能方面具有明显优势,在生产效率和成本效益上也展现出一定的竞争力,逐渐成为行业关注的替代选择。然而,对铝陶制动盘在实际使用工况下的台架测试及装车路试的研究较少,对其在新能源乘用车上的性能评估不够全面。基于此,本文首次通过台架测试、装车路试和耐腐蚀试验全面验证和分析了铝陶制动盘的性能。研究结果表明,铝陶盘在摩擦因数稳定性方面优于铸铁盘,名义摩擦因数能维持在0.3~0.35。同时铝陶制动盘能够承受高达500 ℃的高温,显著高于此前报道的耐温度;在黑山谷长下坡路试中,能量回收关闭时,铝陶前后制动盘的最高温度分别比铸铁制动盘低83和108 ℃;装车路试和耐腐蚀结果显示,铝陶制动盘在噪声、抖动、耐磨、耐腐蚀特性表现优异,预测使用寿命可达100万km,在极端环境和道路条件下具有良好的适应性、可靠性和耐久性。这一研究结果不仅为新能源乘用车提供了更可靠的制动系统解决方案,也有助实现节能减排效益,推动新能源乘用车的可持续发展。

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    碳纤维共混对碳纸性能调控的影响
    昌志龙,陈辉,陶金,曹维宇,沈志刚
    2025 (8):  1627-1633.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.018
    摘要 ( 164 )   HTML ( 6 )   PDF(2394KB) ( 24 )  

    本研究系统探究了不同比例(0、5%、10%、25%、50%) 沥青基碳纤维掺杂对聚丙烯腈 (PAN) 基碳纸性能的影响。通过扫描电镜、拉伸强度测试、面内电阻率测试、透气性测试、孔径分布分析、极化曲线、功率密度测试和电化学阻抗谱 (EIS) 等方法,对碳纸的微观结构、力学、电学、气体传输和电化学性能进行了全面表征。结果表明,沥青基碳纤维的掺杂显著降低了碳纸的面内电阻率,从未掺杂时的 7.2 mΩ·cm 降至 50% 掺杂量时的 2.0 mΩ·cm。拉伸强度随掺杂比例的变化呈现先升高后降低的趋势,在 10% 掺杂量时达到峰值 18.5 MPa,较未掺杂时提升了约 176%。透气性随掺杂比例的增加呈现先降低后升高的趋势,且孔径分布也随之变化。膜电极和单电池测试结果显示,5% 沥青基碳纤维掺杂的碳纸表现出最佳的电化学性能,包括更低的电化学阻抗和更高的功率密度,这主要归因于其优异的水气管理能力。本研究结果揭示了沥青基碳纤维掺杂对 PAN 基碳纸性能的调控规律,为燃料电池气体扩散层的优化设计提供了参考。

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    基于用户数据的整车结构耐久“试验场-用户”关联特性分析
    赵礼辉,徐晓宇,翁硕,刘东俭,张东东
    2025 (8):  1634-1645.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.019
    摘要 ( 188 )   HTML ( 7 )   PDF(8271KB) ( 81 )  

    基于现有试验场结构耐久规范难以全面捕捉实际用户运行条件下的复杂载荷特性,导致试验场工况与用户工况之间存在差异,本文以用户大数据为基础,分析了用户结构耐久工况特征并进一步研究了“试验场-用户”关联特性。首先,对用户数据进行预处理并采用多元时序自适应分割方法构建用户运行片段,从时域、频域和损伤3个角度构建片段特征参数。其次,采用线性和非线性两种方法进行特征参数降维,基于K-Means聚类算法将用户的运行片段划分为6类典型工况,进一步探讨了各典型工况的运行特征、损伤贡献及不同城市用户数据的差异性。最后,通过试验场强化路面和典型工况的映射关系进行相似性分析;通过损伤目标、功率谱密度、外推雨流进行差异性分析,结合“损伤等级-车速”联合分布对产生差异的原因进行探讨。研究成果为用户使用条件下试验场整车结构耐久性试验工况的选取、全寿命周期目标的确定和现有试验场规范的优化提供了参考和依据。

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