Page 37 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 38 卷第 9 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 9
2025 年 9 月 Journal of Vibration Engineering Sept. 2025

路 面 不 平 顺 作 用 下 具 有 不 确 定 参 数 车 辆 系 统

随 机 振 动 分 析

毛晨洋 ， 赵 岩 1,2,3 ， 刘 凡 2,4,5
1,2
（1. 大连理工大学力学与航空航天学院，辽宁 大连 116023； 2. 大连理工大学工业装备结构分析优化与 CAE 软件
全国重点实验室，辽宁 大连 116023； 3. 大连理工大学宁波研究院，浙江 宁波 315016； 4. 中南林业科技大学土木工程学院，
湖南 长沙 410004； 5. 中南林业科技大学工程流变学湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004）

摘要：针对具有不确定参数的车辆受到路面随机激励作用下的振动问题，在频域内建立了随机振动功率谱不确定性量化分析
的多项式维数分解-虚拟激励法（polynomial dimensional decomposition pseudo-excitation method，PDD-PEM）。通过虚拟激励法
将平稳随机振动分析转化为简谐载荷分析，将双随机问题转化为单随机问题；同时应用多项式维数分解方法构建了随机代理
模型，给出以多项式基底表达功率谱响应的显式函数，有效实现了结构响应在不确定性参数空间的概率评估。数值算例中，
采用本文建立的方法进行路面不平顺作用下具有不确定参数车辆系统随机振动分析，与蒙特卡罗方法比较验证了本文方法
的正确性和有效性，进一步讨论了不确定参数对结构响应统计特性的影响，为具有不确定性车辆系统的参数优化和控制问题
的研究奠定了一定的基础。
关键词： 不确定性量化；车辆动力学；随机振动；多项式维数分解；虚拟激励法
中图分类号：O324；U461.1 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202307022

Random vibration analysis of vehicle systems with uncertain parameters

under the action of road roughness

1,2
MAO Chenyang ，ZHAO Yan 1,2,3 ，LIU Fan 2,4,5
（1.School of Mechanics and Aerospace Engineering，Dalian University of Technology，Dalian 116023，China；
2.State Key Laboratory of Structural Analysis, Optimization and CAE Software for Industrial Equipment，Dalian University of Technology，
Dalian 116023，China；3.Ningbo Research Institute，Dalian University of Technology，Ningbo 315016，China；4.School of Civil
Engineering，Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China；5.Hunan Province Key Laboratory of
Engineering Rheology，Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China）

Abstract： A polynomial dimensional decomposition pseudo-excitation method (PDD-PEM) was established in the frequency domain to
quantify the uncertainty of random vibration power spectrum density for vehicles with uncertain parameters under random road excitation.
Transforming stationary random vibration analysis into harmonic load analysis through pseudo-excitation method，and transforming double
random problems into single random problems；At the same time，the polynomial dimensional decomposition method is used to construct a
random Surrogate model，and the explicit function of the power spectrum density response expressed by the polynomial basis is given，which
effectively realizes the probabilistic evaluation of the structural response in the uncertain parameter space. In numerical examples，the method
established in this paper was used to analyze the random vibration of vehicle systems with uncertain parameters under road roughness.
Compared with the Monte Carlo method，the correctness and effectiveness of the established method were verified，and the influence of
uncertain parameters on the structural response statistical characteristics was further discussed. These works laid a certain foundation for
considering the optimization and control problems of vehicle system parameters with uncertainty.
Keywords：uncertainty quantification；vehicle dynamics；random vibration；polynomial dimension decomposition；pseudo-excitation method

公路车辆是进行货物运输的重要手段，车辆在 的振动会由支撑传递到承载结构。对于某些特殊情
运载货物时受到路面不平顺激励产生振动，而车辆 况，如车辆装载实验仪器、电器等，有害的振动会对

收稿日期：2023-07-07；修订日期：2023-10-02
基金项目：国家自然科学基金资助项目（11772084）