基于ANSYS-LS-DYNA車輛與柔性路面結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)三維有限元分析.pdf

1、本文針對車輛動態(tài)荷載作用下柔性路面動力響應(yīng)中的一些熱點和難點問題進行了較為深入的研究，在借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，從多層粘彈性路面結(jié)構(gòu)入手，應(yīng)用三維動力有限元的基本方法，結(jié)合有限元分析軟件ANSYS/LS—DYNA來分析車輛荷載作用下柔性路面的動力響應(yīng)(主要包括動位移、動應(yīng)力、動應(yīng)變等)，得到了動態(tài)響應(yīng)規(guī)律和特性，對柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和養(yǎng)護有一定的指導(dǎo)意義。 本文主要探討和研究了以下幾方面的內(nèi)容： 1.利用兩自

2、由度車輛模型對車輛隨機振動進行了數(shù)值計算，并建立路面平整度的頻域模型和時域模型，對路面不平度進行功率譜密度(PSD)分析，探討了車輛隨機動荷載與路面激振頻率、車速、路面波長、路面標準波數(shù)譜密度之間的關(guān)系，結(jié)果表明：路面功率譜密度隨空間頻率提高或波長減小而變?。划?dāng)W=2時，路面功率譜密度又與不平度幅值的平方成正比，所以不平度幅值大致與波長成正比； 2.針對柔性路面的基本物理力學(xué)特性，在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，利用層狀粘彈性理論，推導(dǎo)

3、并提出了多層粘彈性體系在移動簡諧沖擊荷載作用下動力有限元方程的數(shù)值求解的方法，突破了以往最多只能分析二層或三層彈性體系的局限； 3.根據(jù)柔性路面多層粘彈性體系假設(shè)，建立了柔性路面結(jié)構(gòu)三維動力有限元模型，成功地將ANSYS/LS—DYNA有限元動力分析軟件應(yīng)用于車輛與路面相互作用的研究中，模擬并探討了路面結(jié)構(gòu)在兩自由度車輛荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)，闡明了柔性路面在車輛動荷載作用下的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律和特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在車輛動荷載作用下，路面

4、結(jié)構(gòu)垂直動應(yīng)力值最大，其次為橫向動應(yīng)力，水平動應(yīng)力最小，但在面層三向應(yīng)力差值并不大，隨著深度的增加，差值逐漸加大；垂直動應(yīng)力隨著深度的增加而逐漸減小，水平和橫向動應(yīng)力在橫向上隨著與輪載作用點距離的增加而減小并趨向零值；與三向動應(yīng)力對應(yīng)的動應(yīng)變也具有相同的變化規(guī)律； 4.利用建立的3-D有限元模型，探討了基層模量、行車速度、車輛載重等因素對路面響應(yīng)的影響。分析結(jié)果表明：基層設(shè)計需要綜合優(yōu)化設(shè)計，簡單增加基層模量并不是合理方案；提高