CN105512424B - 基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法 - Google Patents

Abstract

基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法；通过建立轮胎‑路面耦合三维有限元模型和脉冲工况虚拟动力学仿真，获得多组估计材料参数对应的轮胎中心点垂向加速度；其次，通过实车道路脉冲试验获得的数据，经过神经网络辨识出轮胎各组分的材料参数；最后，通过基于虚拟试验台的垂向静态加载试验和自由振动衰减试验获得超大型轮胎的垂向刚度阻尼参数。本发明以仿真方法结合实车试验，获得轮胎加速度特性曲线，进而获得轮胎垂向刚度阻尼参数，不受轮胎尺寸、载荷约束，不需进行台架试验，试验成本低；得到的轮胎材料参数较分离的材料性能试验测得的组份材料参数将更加符合实际；适应于获取超大型轮胎力学特性参数。

Description

基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法

技术领域

本发明涉及一种基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，特别是指一种基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向刚度阻尼参数的方法；属于汽车设计领域。

背景技术

轮胎作为车辆与路面接触的唯一载体，不仅承载着车身重量，而且作为车辆的第一级减振***，缓冲和衰减在行驶过程中来自路面的冲击和振动，其力学特性是车辆动力学分析和研究的基础。超大型轮胎因其承载量大，能有效提升运输效率，被广泛应用于大吨位矿用自卸车、轮式装载机等大型工程车辆。其结构组分类似于轿车轮胎，由多种材料复合压制而成，主要包括胎体帘布层、带束层、钢丝圈和橡胶层。其主要力学性能有：在很大程度上决定并影响车辆的驱动性能和制动安全性的轮胎纵滑特性；决定车辆的转向操纵和方向稳定性的轮胎侧偏特性；对车辆的NVH(噪声、振动、平顺性)特性具有重要影响的轮胎垂向刚度阻尼特性；影响车辆燃油经济性的轮胎滚动阻力特性等。因而，构建合理而准确的轮胎力学模型，对于提高整车动力学仿真精度，进行与轮胎相关的车辆动力学开发，具有重要意义。国内外专家学者在这方面进行了大量的研究工作，构建了形式多样的轮胎理论模型或经验半经验模型，这些模型可以在一定程度上同时描述轮胎的多方面力学特性而被广泛应用。理论模型是在轮胎物理模型进行合理简化的基础上，构建数学模型以对轮胎力学特性加以描述。具有代表性的有：Fiala轮胎模型、Pacejka弦模型和Ftire轮胎模型等。理论模型通用性强，求解精度高，能准确反映出轮胎模型各参数对轮胎力学性能的影响，但缺点是模型表达式繁琐，用于车辆动力学仿真时的计算效率偏低。经验模型是在大量轮胎力学特性试验数据的基础上，构建相关数学模型来表达轮胎的动力学特性，如魔术公式(Magicformula)轮胎模型、MF-Tyre模型和Swift轮胎模型等。经验模型的优点在于结构较为简单，运算较快，但缺点是对试验结果的依赖性较大。半经验模型则是介于理论模型和经验模型之间的一种模型，如统一(UniTire)轮胎模型。除此之外，也有直接通过台架试验(一般为德国SCHENCK公司制造)获取轮胎垂向刚度阻尼参数的。但是，通过这些模型来描述轮胎动力学特性的普遍问题是，模型参数的物理意义不够明确，不能直接跟轮胎本身的结构特点和材料参数联系起来；同时它们都依赖于大量的有针对性的试验数据，而且这些试验设备一般只能针对轮胎直径在1.5米以内的乘用车轮胎开展动力学试验，试验设备能够提供的试验载荷不超过1吨。

超大型轮胎体型巨大，单胎承载量接近100吨，最大直径接近4米，一般为无内胎式轮胎。目前除了法国米其林轮胎公司和日本普利司通轮胎公司等几家国外大型轮胎公司能够为相关特种车辆提供超大型轮胎的试验设备外，我国尤其对于整车厂家来说几乎没有相关的试验条件来开展超大型轮胎的力学特性测试，而轮胎生产厂家又不愿意公开相关的试验数据。

尽管随着虚拟样机技术的兴起，CAE技术被引入轮胎力学特性的研究，采用有限元法对轮胎进行力学特性分析已成为近年来轮胎领域的研究热点。但是这些分析也主要集中在小型轿车轮胎本身的结构强度分析，很少有涉及汽车设计过程中所关心的轮胎刚度阻尼特性获取问题的研究。由于轮胎结构、材料性质、载荷及变形的复杂性和特殊性，超大型轮胎的力学性能分析一直是十分困难的工作，现有分析方法显得无能为力，几乎没有相关文献对其力学特性分析所需的理论或试验方法进行公开报道。目前国内以大吨位电动轮自卸车为代表的大型工程车辆正处于由国外垄断进入规模国产化的阶段，在产品设计过程中，作为与地面唯一接触的部件，超大型轮胎的力学特性直接影响整车的动力学特性，是整车开发设计的基础和关键。然而，现实情况是因为没有轮胎生产厂家提供的力学特性参数，开发者在设计过程中往往不得不对其做大量简化，或者在分析计算中直接避开实际的轮胎模型，仅凭借经验取值。结果是整车厂家很难确认开发设计过程中的计算精度，甚至导致很大的误差，严重制约了产品开发的可靠度，和类似大型工程车辆国产化的进程。因此，针对诸如车辆NVH性能等特定的设计目标，谋求超大型轮胎相关力学特性参数获取的新方法，推进企业掌握产品开发过程中的核心技术，推动国产化进程，就显得尤为重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法。

本发明提出的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法；首先建立轮胎-路面耦合三维有限元模型，并开展脉冲工况虚拟动力学仿真，获得多组估计材料参数下对应的轮胎中心点垂向加速度；其次，建立基于单隐含层的BP神经网络参数辨识方法，并利用仿真试验数据对其进行训练；然后，通过将实车道路脉冲试验获得的轮胎中心点垂向加速度带入训练好的神经网络，辨识出轮胎各组分的材料参数；最后，通过基于虚拟试验台的垂向静态加载试验和自由振动衰减试验获得超大型轮胎的垂向刚度阻尼参数。

本发明基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，包括下述步骤：

步骤一、建立轮胎-路面耦合三维有限元模型

首先，根据设计的轮胎尺寸数据绘制轮胎CAD截面轮廓图，按构成轮胎材料性质不同，将轮胎CAD截面轮廓图划分为钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层四个部分，在所述四个部分中，按1-5mm为边长，分别在每一个部分中划分四边形网格；将轮胎CAD截面轮廓图绕轮胎中心轴旋转360°，得到按材料性质分区的轮胎三维有限元模型；不同性质材料区域之间按粘连方式建立接触；

其次，以实车连接杆系对轮胎的约束为边界条件，对轮胎三维有限元模型进行约束，得到连接杆系约束的轮胎三维有限元模型；

最后，以实车运行时路面对轮胎的约束作为边界条件，对连接杆系约束的轮胎三维有限元模型进行约束，得到轮胎-路面耦合三维有限元模型；

步骤二、脉冲工况虚拟试验仿真

在步骤一得到的轮胎-路面耦合三维有限元模型中设置三角形脉冲块，得到包含脉冲块的轮胎-路面耦合三维有限元模型；三角形脉冲块高度尺寸h为：

d/15≤h≤d/12，d为轮胎直径；三角形脉冲块的宽度≥轮胎宽度。

根据构成轮胎的钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的经验数据，分别确定钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的基准数；

在钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的基准数的±10-20％范围内，采用优化拉丁超立方抽样方法选取至少40组钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的数值，作为脉冲工况虚拟试验仿真的输入参数；将每一组脉冲工况虚拟试验仿真的输入参数代入包含三角形脉冲块的轮胎-路面耦合三维有限元模型中，以运行速度V进行脉冲工况虚拟试验仿真，得到至少40条轮胎中心点垂向加速度曲线；运行速度V取值范围为20-60Km/h；

步骤三、神经网络训练

选择神经网络的类型为BP网络，包含一个输入层，输入层节点数为n，一个隐含层，隐含层节点数为10，一个输出层，输出层节点数为8；输入层的n个节点分别代表n个加速度值，输出层的8个节点分别代表轮胎有限元模型中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比和弹性模量；输入层到隐含层的传递函数为双曲正切(tansig)函数，隐含层到输出层的传递函数为非线性(sigmoid)传递函数；

选择步骤二得到的轮胎中心点垂向加速度曲线中的至少35条曲线，对所选的每一条曲线的脉冲响应段的加速度曲线段进行n等分，得到至少35组脉冲响应段内轮胎中心点n个垂向加速度值，将每组n个垂向加速度值作为BP网络的输入样本，BP网络运行后，得到网络输出值；

对BP网络进行反复训练；

当BP网络的输出值与相应垂向加速度曲线对应的脉冲虚拟试验仿真轮胎有限元模型的钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比和弹性模量的输入值之间的误差≤0.5-1％时，完成神经网络训练；得到训练好的神经网络；

步骤四、获取轮胎材料参数

对实际车辆按运行速度V进行脉冲试验，得到轮胎中心垂向加速度曲线；然后，将获得的轮胎中心垂向加速度曲线中脉冲响应段的加速度曲线段进行n等分，得到脉冲响应段内轮胎中心点n个垂向加速度值，将n个垂向加速度值作为BP网络的输入参数，代入步骤三训练好的BP神经网络中，网络的输出值即为实际轮胎中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量值；

步骤五、建立虚拟仿真试验台

首先，将步骤四得到的实际轮胎中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量值代入步骤一得到的按材料性质分区的轮胎三维有限元模型，得到赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型，然后，在赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型中，对轮胎中心施加固定约束，同时，建立与轮胎竖直下表面刚性接触的水平支撑板，得到施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台；

对轮胎中心施加固定约束，是指控制轮胎中心6个方向的自由度为0；

步骤六、在步骤五得到的施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台中，通过水平支撑板对轮胎下表面施加竖直方向的静压力，测量轮胎变形，获得以竖直方向的静压力为纵坐标，轮胎变形量为横坐标的关系曲线，曲线中各点处的切线的斜率构成的曲线即为轮胎的垂向非线性刚度曲线；

步骤七、在步骤五得到的施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台中，释放轮胎中心的垂向自由度，将赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型抬升至距水平支撑板的垂直距离至少为轮胎直径d的1/12mm后，自由落下至水平支撑板上，测量轮胎三维有限元模型中心点位移的垂向自由振动响应，获取轮胎中心点位移的自由衰减振动曲线，通过自由衰减振动曲线计算轮胎的垂向阻尼比。

本发明基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法中，所述轮胎直径d≥1500mm。

本发明基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法中，实车结构对轮胎的约束包括实车悬架杆系、主轴、转向拉杆对轮胎自由度的约束和实车自重对轮胎的载荷约束。

本发明基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法中，实车运行时路面对轮胎的约束是指路面与轮胎的接触，按刚性接触处理。

本发明基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，步骤三中，脉冲响应段是指脉冲工况虚拟试验仿真得到的加速度曲线中，以轮胎与三角形脉冲块开始接触至脱离的时间段所对应的加速度曲线段。

本发明基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，步骤三中，采用轮胎中心点垂向加速度曲线中剩余的没有参加训练的加速度曲线的数据对训练好的神经网络进行验证。

本发明基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，步骤三中，对脉冲响应段的加速度曲线段进行等分前，对脉冲响应段的加速度曲线段进行加速度信号去噪。

本发明基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，对脉冲响应段的加速度曲线段进行去噪，使用matlab软件中的小波工具箱对所述曲线段进行小波分析，选用db13小波，分解层数为5层，进行软阈值去噪。

相比于现有技术，本发明的优点如下：

1、本发明开展的试验为实车试验，因此不受轮胎结构尺寸和所承受载荷大小的约束，只要该轮胎有实际应用即可；

2、本发明利用实验获得轮胎加速度特性曲线，即可获取轮胎参数，不需要对轮胎开展专门的现场台架试验，也不需要对轮胎的组份材料开展单独的测试，能够有效降低试验成本；

3、本发明，在有限元模型中考虑了轮胎材料各组份间的相互作用，因此通过辨识方法得到的轮胎材料参数较分离的材料性能试验测得的组份材料参数将更加符合实际；

4、本发明，在获得的材料参数的基础上，可以进一步得到不同充气压力下较为准确的轮胎垂向刚度阻尼参数，并且可以对轮胎固有频率、振型等动态特性进行深入研究，所获得的参数物理意义更加明确。

附图说明

附图1为本发明方法流程图；

附图2为轮胎截面轮廓及材料分布图；

附图3为轮胎截面二维有限元网格图；

附图4为按材料性质分区的轮胎三维有限元模型；

附图5为轮胎-路面耦合三维有限元模型；

附图6为脉冲工况虚拟试验仿真得到的1条轮胎中心点垂向加速度曲线；

附图7为BP网络结构示意图；

附图8为附图6中的脉冲响应段采取软阈值去噪后的加速度曲线；

附图9为实际车辆脉冲试验，得到的轮胎中心脉冲响应段垂向加速度曲线；

附图10为轮胎变形与静压力关系曲线；

附图11为轮胎自由衰减振动曲线；

具体实施方式

实施例1

参见附图1-11；

基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其流程图如图1，包括下述步骤：

步骤一、建立轮胎-路面耦合三维有限元模型

所述轮胎直径3866mm。

首先，根据轮胎尺寸数据绘制轮胎CAD截面轮廓图，见附图2，按构成轮胎材料性质不同，将轮胎CAD截面轮廓图划分为钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层四个部分，在所述四个部分中，按5-10mm为边长，分别在每一个部分中划分四边形网格，见附图3；将轮胎CAD截面轮廓图绕轮胎中心轴旋转360°，得到按材料性质分区的轮胎三维有限元模型，见附图4；不同性质材料区域之间按粘连方式建立接触，轮胎气压1Mpa；

其次，以实车连接杆系对轮胎的约束为边界条件，对轮胎三维有限元模型进行约束，得到连接杆系约束的轮胎三维有限元模型；

实车连接杆系对轮胎的约束包括实车悬架杆系、主轴、转向拉杆对轮胎自由度的约束和实车自重对轮胎的载荷约束；

最后，以实车运行时路面对轮胎的约束作为边界条件，对连接杆系约束的轮胎三维有限元模型进行约束，得到轮胎-路面耦合三维有限元模型；实车运行时路面对轮胎的约束是指路面与轮胎的接触，按刚性接触处理；

步骤二、脉冲工况虚拟试验仿真

在步骤一得到的轮胎-路面耦合三维有限元模型中设置三角形脉冲块，得到包含脉冲块的轮胎-路面耦合三维有限元模型，见附图5；三角形脉冲块高度尺寸h为：

258≤h≤322mm；三角形脉冲块的宽度＝轮胎宽度。

根据构成轮胎的钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的经验数据，分别确定钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的基准数，见表1；

在钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的基准数的±20％范围内，采用优化拉丁超立方抽样方法选取至少40组钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的数值，见表1，作为脉冲工况虚拟试验仿真的输入参数；将每一组脉冲工况虚拟试验仿真的输入参数代入包含三角形脉冲块的轮胎-路面耦合三维有限元模型中，以运行速度30km/h进行脉冲工况虚拟试验仿真，得到40条轮胎中心点垂向加速度曲线，附图6为其中的一条加速度曲线；运行速度V取值范围为30Km/h；

表1

步骤三、神经网络训练

选择神经网络的类型为BP网络，包含一个输入层，输入层节点数为103，一个隐含层，隐含层节点数为10，一个输出层，输出层节点数为8，输入层的n个结点分别代表n个加速度值，输出层的8个结点分别代表轮胎有限元模型中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比和弹性模量输入层到隐含层的传递函数为双曲正切(tansig)函数，隐含层到输出层的传递函数为非线性(sigmoid)传递函数，见附图7；

选择步骤二得到的轮胎中心点垂向加速度曲线中的至少35条曲线，对所选的每一条曲线的脉冲响应段的加速度曲线段进行102等分，进行等分前，对脉冲响应段的加速度曲线段进行去噪，去噪时使用matlab软件中的小波工具箱对所述曲线段进行小波分析，选用db13小波，分解层数为5层，采取软阈值去噪，得到去噪后后的加速度曲线，见附图8。去噪后进行等分得到脉冲响应段内轮胎中心点103个垂向加速度值，将103个垂向加速度值作为BP网络的输入参数，BP网络运行后，得到网络输出值，对BP网络进行反复训练；脉冲响应段是指脉冲工况虚拟试验仿真得到的加速度曲线中，以轮胎与三角形脉冲块开始接触至脱离的时间段所对应的加速度曲线段；

当BP网络的输出值与相应垂向加速度曲线对应的脉冲虚拟试验仿真轮胎有限元模型中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比和弹性模量的的输入值之间的误差≤0.5-1％时，完成神经网络训练；得到训练好的神经网络；

采用轮胎中心点垂向加速度曲线中剩余的没有参加训练的加速度曲线的数据对训练好的神经网络进行验证；

步骤四、获取轮胎材料参数

对实际车辆按运行速度30km/h进行脉冲试验，得到轮胎中心垂向加速度脉冲响应段曲线，见附图9；然后，将获得的轮胎中心垂向加速度曲线中脉冲响应段的加速度曲线段进行102等分，得到脉冲响应段内轮胎中心点103个垂向加速度值，将103个垂向加速度值作为BP网络的输入参数，代入步骤三训练好的神经网络中，得到实际轮胎中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量，见表2；

表2

名称	弹性模量/MPa	泊松比
			钢丝圈	1.703×105	0.3565
帘布层	1159	0.4134
			带束层	1.120×104	0.3608
橡胶层	11.66	0.4975

步骤五、建立虚拟仿真试验台

将步骤四得到的实际轮胎中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量代入步骤一得到的按材料性质分区的轮胎三维有限元模型，得到赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型，在赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型中，对轮胎中心施加固定约束，同时，建立与轮胎竖直下表面刚性接触的水平支撑板，得到施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台；

步骤六、在步骤五得到的施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台中，通过水平支撑板对轮胎下表面施加竖直方向的静压力，测量轮胎变形，获得以竖直方向的静压力为纵坐标，轮胎变形量为横坐标的关系曲线，见附图10，曲线中各点处的切线的斜率构成的曲线即为轮胎的垂向非线性刚度曲线；

步骤七、在步骤五得到的施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台中，释放轮胎中心的垂向自由度，将赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型抬升至距水平支撑板的垂直距离至少为轮胎直径d的1/12mm后，自由落下至水平支撑板上，测量轮胎三维有限元模型中心点位移的垂向自由振动响应，获取轮胎中心点位移的自由衰减振动曲线，见附图11，通过自由衰减振动曲线计算轮胎的垂向阻尼比；

轮胎三维有限元模型中心点位移测量由仿真软件自动监测。

Claims (10)

1.基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，包括下述步骤：

步骤一、建立轮胎-路面耦合三维有限元模型

首先，根据设计的轮胎尺寸数据绘制轮胎CAD截面轮廓图，按构成轮胎材料性质不同，将轮胎CAD截面轮廓图划分为钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层四个部分，在所述四个部分中，分别划分网格；将轮胎CAD截面轮廓图绕轮胎中心轴旋转360°，得到按材料性质分区的轮胎三维有限元模型；不同性质材料区域之间按粘连方式建立接触，轮胎气压1Mpa；

其次，以实车连接杆系对轮胎的约束为边界条件，对轮胎三维有限元模型进行约束，得到连接杆系约束的轮胎三维有限元模型；

最后，以实车运行时路面对轮胎的约束作为边界条件，对连接杆系约束的轮胎三维有限元模型进行约束，得到轮胎-路面耦合三维有限元模型；

步骤二、脉冲工况虚拟试验仿真

在步骤一得到的轮胎-路面耦合三维有限元模型中设置三角形脉冲块，得到包含脉冲块的轮胎-路面耦合三维有限元模型；

根据构成轮胎的钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的经验数据，分别确定钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的基准数

在钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的基准数的±10-20％范围内，采用优化拉丁超立方抽样方法选取至少40组钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量的数值，作为脉冲工况虚拟试验仿真的输入参数；将每一组脉冲工况虚拟试验仿真的输入参数代入包含三角形脉冲块的轮胎-路面耦合三维有限元模型中，以运行速度V进行脉冲工况虚拟试验仿真，得到至少40条轮胎中心点垂向加速度曲线；运行速度V取值范围为20-60Km/h；

步骤三、神经网络训练

选择神经网络的类型为BP网络；

选择步骤二得到的轮胎中心点垂向加速度曲线中的至少35条曲线，对所选的每一条曲线的脉冲响应段的加速度曲线段进行n等分，得到至少35组脉冲响应段内轮胎中心点n个垂向加速度值，将每组n个垂向加速度值作为BP网络的输入样本，BP网络运行后，得到网络输出值；

对BP网络进行反复训练；

当BP网络的输出值与相应垂向加速度曲线对应的脉冲虚拟试验仿真轮胎有限元模型的钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比和弹性模量的输入值之间的误差≤1％时，完成神经网络训练；得到训练好的神经网络；

当输入值之间的误差＞1％时，返回步骤二，增加样本数，进行脉冲工况虚拟试验仿真；样本数是指钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量数值的组数；

步骤四、获取轮胎材料参数

对实际车辆按运行速度V进行脉冲试验，得到轮胎中心垂向加速度曲线；然后，将获得的轮胎中心垂向加速度曲线中脉冲响应段的加速度曲线段进行n等分，得到脉冲响应段内轮胎中心点n个垂向加速度值，将n个垂向加速度值作为BP网络的输入参数，代入步骤三训练好的BP神经网络中，网络的输出值即为实际轮胎中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量值；

步骤五、建立虚拟仿真试验台

首先，将步骤四得到的实际轮胎中钢丝圈、帘布层、带束层、橡胶层的泊松比、弹性模量值代入步骤一得到的按材料性质分区的轮胎三维有限元模型，得到赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型，然后，在赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型中，对轮胎中心施加固定约束，同时，建立与轮胎竖直下表面刚性接触的水平支撑板，得到施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台；

步骤六、在步骤五得到的施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台中，通过水平支撑板对轮胎下表面施加竖直方向的静压力，测量轮胎变形，获得以竖直方向的静压力为纵坐标，轮胎变形量为横坐标的关系曲线，曲线中各点处的切线的斜率构成的曲线即为轮胎的垂向非线性刚度曲线；

步骤七、在步骤五得到的施加固定约束的轮胎三维有限元模型虚拟仿真试验台中，释放轮胎中心的垂向自由度，将赋予了轮胎真实材料参数的轮胎三维有限元模型抬升至距水平支撑板的垂直距离至少为轮胎直径d的1/12mm后，自由落下至水平支撑板上，测量轮胎三维有限元模型中心点位移的垂向自由振动响应，获取轮胎中心点位移的自由衰减振动曲线，通过自由衰减振动曲线计算轮胎的垂向阻尼比。

2.根据权利要求1所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：步骤一中，网格按5-10mm为边长划分。

3.根据权利要求1所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：所述轮胎直径d≥1500mm。

4.根据权利要求1所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：步骤二中，三角形脉冲块高度尺寸h为：

d/15≤h≤d/12，d为轮胎直径；三角形脉冲块的宽度≥轮胎宽度。

5.根据权利要求1所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：实车结构对轮胎的约束包括实车悬架杆系、主轴、转向拉杆对轮胎自由度的约束和实车自重对轮胎的载荷约束。

6.根据权利要求1所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：实车运行时路面对轮胎的约束是指路面与轮胎的接触，按刚性接触处理。

7.根据权利要求1所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：步骤三中，脉冲响应段是指脉冲工况虚拟试验仿真得到的轮胎中心点垂向加速度曲线中，以轮胎与三角形脉冲块开始接触为起点，轮胎与三角形脉冲块脱离为终点的时间段所对应的加速度曲线段。

8.根据权利要求1所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：步骤三中，对脉冲响应段的加速度曲线段进行等分前，对脉冲响应段的加速度曲线段进行加速度信号去噪。

9.根据权利要求8所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：对脉冲响应段的加速度曲线段进行去噪，使用matlab软件中的小波工具箱对所述曲线段进行小波分析，选用db13小波，分解层数为5层，进行软阈值去噪。

10.根据权利要求1所述的基于脉冲试验获取工程机械轮胎垂向特性参数的方法，其特征在于：步骤五中，对轮胎中心施加固定约束，是指控制轮胎中心6个方向的自由度为0。