車—路系統(tǒng)動力學及改善車輛對道路動態(tài)作用的控制技術研究.pdf

1、目前我國及世界其他國家的道路設計方法中，通常把車輛載荷視為靜態(tài)載荷或近似等效靜態(tài)載荷，當在載荷不太大、車速較低的情況下基本是適合的。隨著交通運輸高速、重載趨勢的發(fā)展，由路面不平度引起的隨機振動使車輛動載荷大大增加，靜力載荷模式與車輛運行過程中對路面實際作用力的差異越來越大，地面結構的動力學特性遠非靜力學特性所能描述。同時車輛動載荷引起的道路破壞又會加劇車輛的振動，增加車輛動載荷，嚴重影響車輛的行駛安全性、舒適性。因此，車輛與道路是相互耦

2、合作用的系統(tǒng)，將車輛與道路作為一個系統(tǒng)，深入研究車-路系統(tǒng)的相互作用，研究重型車輛作用下道路結構的動力特性，具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　 由于輪胎變形較路面變形大得多，車輛、輪胎、道路組成一個弱耦合系統(tǒng)。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)車輛對路面動態(tài)載荷研究。本文建立了不同等級道路的時域模型和四分之一車輛模型，分析了道路隨機激勵下車輛動載荷的頻域響應，探討了行車速度、載重、輪胎剛度和懸架阻尼等參數(shù)對動載荷系數(shù)的影響

3、。結果表明，車輛對道路的動載荷以低頻率振動為主，適當減小輪胎剛度，增大懸架阻尼等方法可有效減小車輛動載荷。
　　 (2)二維汽車-道路系統(tǒng)動力學分析。以Bernoulli-Euler梁模擬路面，用Kelvin粘彈性地基模擬路基，考慮懸架阻尼非線性、輪胎非線性，建立了車-路耦合系統(tǒng)，并采用平均法對車輛微分方程進行了理論分析，采用常數(shù)變異法對道路振動方程進行了分析，最后用New mark法數(shù)值模擬了車-路耦合系統(tǒng)響應。
　　

4、 (3)剛性混凝土路面上車-路系統(tǒng)動力學建模及仿真分析。以Kelvin粘彈性地基模擬路基，Kirchhoff無限大薄板模擬路面，建立了7自由度整車-道路系統(tǒng)模型。數(shù)值分析了不同車速、輪胎剛度、載重、地基模量和道路面層厚度等參數(shù)下的道路結構動力響應。仿真結果驗證了所建系統(tǒng)模型的正確性，夯實地基，增加面層厚度，降低輪胎剛度和載重，適當?shù)能囕v速度等能減小道路的變形。
　　 (4)重載汽車下半剛性瀝青路面的動力學響應與疲勞破壞。根據(jù)瀝青

5、道路層狀體系理論，建立了道路結構的ANSYS模型，對移動載荷作用下道路結構的應力、應變進行了分析。通過分析道路的裂紋，研究了道路疲勞破壞的原因和方式，并以面層底部的彎拉應變?yōu)橹笜诉M行了道路疲勞壽命的預估。
　　 (5)減小車輛對道路動態(tài)作用的車輛主動懸架魯棒H2/H∞保性能控制研究。為了減少重載汽車對路面的破壞，采用懸架主動控制技術。將主動懸架的控制問題歸結為有時域硬約束的魯棒干擾抑制問題，將輪胎動載荷作為系統(tǒng)的H2最小化輸出性