基于胎-路耦合的瀝青路面抗滑性能研究.pdf

1、道路交通安全問題是亟待解決的世界性難題，輪胎與道路間抗滑能力不足是導(dǎo)致道路交通事故的一個重要原因，胎/路摩擦系統(tǒng)的摩擦副共同決定行車抗滑，但是目前主要是單方面研究輪胎抗滑而忽視路面的影響或單方面研究路面抗滑而對輪胎影響的考慮嚴(yán)重不足。而在輪胎和路面相互作用和相對運(yùn)動過程中，胎面橡膠和路面表面紋理之間的接觸最直接最具體，并且二者的各自特性及其耦合作用成為胎/路摩擦的物質(zhì)基礎(chǔ)和本質(zhì)根源。因此，為提高行車安全性，有必要基于胎面橡膠粘彈特性和路

2、面表面紋理特性及其相互作用特性揭示胎/路耦合抗滑機(jī)理，并據(jù)此分析瀝青路面的抗滑性能。
　　為達(dá)到上述研究目的，首先，在國內(nèi)外第一次提出了分段變維分形表面的功率譜近似計(jì)算理論:分析了將表面紋理高程信息轉(zhuǎn)換為對應(yīng)自相關(guān)函數(shù)，進(jìn)而通過傅里葉變換獲得表面功率譜密度的數(shù)學(xué)方法;討論了用于解決兼具復(fù)雜性與自相似性的表面紋理特性的分形理論，并探討了分形維數(shù)的物理意義和求解方法;從常維分形表面功率譜計(jì)算式的推導(dǎo)入手，著重推導(dǎo)了具有分段變維分形特性

3、的復(fù)雜表面的功率譜計(jì)算公式，并首次提出了功率譜形式因子和分段變維分形遞推比例因子的概念;驗(yàn)證了分段變維分形表面功率譜近似計(jì)算理論的正確性，并分析指出其適用于研究瀝青路面的表面紋理特性。
　　其次，基于Persson理論構(gòu)建了胎/路耦合摩擦模型:提出了胎/路耦合摩擦的概念，并探究了其耦合機(jī)理;分析了胎面橡膠的粘彈特性和瀝青路面表面紋理的分段變維分形特性;通過將Persson理論和分段變維分形表面功率譜近似計(jì)算理論相結(jié)合，主要研究建立

4、了基于瀝青路面表面分段變維分形的胎/路摩擦理論模型?？紤]到溫度對胎面橡膠的粘彈性有顯著影響，還探索了胎面橡膠的頻溫反向等效特性，并利用熱傳遞微分方程推導(dǎo)出了考慮溫度影響的胎/路耦合摩擦模型。
　　再次，研究了胎/路耦合摩擦模型的仿真計(jì)算和影響特性:討論了選用Python對胎/路耦合摩擦模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的途徑;采用灰關(guān)聯(lián)熵分析法就諸因素對胎/路耦合摩擦的相對影響程度進(jìn)行了分析和排序;考查了速度、溫度、路面紋理分形維數(shù)、胎面橡膠松弛時(shí)

5、間等各因素對胎/路耦合摩擦的影響規(guī)律。
　　最后，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了胎/路耦合摩擦理論模型的準(zhǔn)確性:提出了利用DF儀室內(nèi)測量瀝青路面試樣表面動態(tài)摩擦系數(shù)的試驗(yàn)方法;采用InfinitFocus自聚焦三維表面測量儀，提取了四種典型級配類型瀝青混合料試樣的分段分形維數(shù)值從而證明了瀝青路面表面紋理具有分段分形特性;對比分析了胎/路耦合摩擦模型的理論計(jì)算結(jié)果和經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)實(shí)測得到的滑動摩擦系數(shù)，結(jié)果表明，基于瀝青路面分段變維分形特性建立的胎/路