基于車路耦合系統(tǒng)的路面動(dòng)力分析及疲勞壽命研究.pdf

1、隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，高速公路網(wǎng)絡(luò)密度加大，大量的物資通過(guò)公路運(yùn)輸，載貨汽車軸重大，運(yùn)輸荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，超載情況嚴(yán)重，重載貨車反復(fù)作用造成路面結(jié)構(gòu)疲勞破壞。疲勞壽命是路面設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)和根本依據(jù)，然而研究疲勞壽命的前提是分析車輛與道路間的相互作用力，實(shí)際上由于路面不平度的存在，以及車輛和道路的耦合振動(dòng)，使得車輛和道路間的作用力成為隨機(jī)的波動(dòng)荷載，這就給疲勞壽命的研究帶來(lái)困難。本文參考近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究成果，建立載貨汽車

2、和瀝青層狀道路耦合振動(dòng)模型，分析了動(dòng)荷載系數(shù)和車身加速度的影響因素，在此基礎(chǔ)上對(duì)瀝青路面疲勞壽命進(jìn)行預(yù)估，為道路設(shè)計(jì)提供參考。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴運(yùn)用三角級(jí)數(shù)法模擬路面不平度，仿真得出各級(jí)路面不平度隨道路走向、行車時(shí)間、空間頻率的變化關(guān)系，為車路耦合系統(tǒng)提供內(nèi)部激勵(lì)。將路面功率譜密度的模擬譜與原始譜對(duì)比，驗(yàn)證了模型的仿真精度。⑵建立1+2型載貨汽車4自由度1/2車輛模型和瀝青層狀路面有限元模型，對(duì)于車輛采用隔離法，運(yùn)用D'

3、 Alembert原理得到其垂向振動(dòng)方程。對(duì)于瀝青層狀路面，采用振型疊加法得到其垂向振動(dòng)方程，根據(jù)輪胎位移相容條件，得到車路耦合振動(dòng)方程，并給出求解耦合方程組的Newmark—β算法。⑶定義車輛和道路參數(shù)，由路面不平度模型得到前后車輪的不平度和不平度速度向量，建立二維有限元模型對(duì)瀝青路面進(jìn)行模態(tài)分析，得到路面振動(dòng)的前10階固有頻率和阻尼比，通過(guò)MATLAB編制求解耦合方程組的程序，分析路面不平度、車速和軸重對(duì)動(dòng)荷載系數(shù)和車身加速度的影響