基于車路耦合模型的路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析.pdf

1、車輛與路面相互作用的研究是一個(gè)新的科學(xué)分支，它主要研究車輛、道路以及它們之間的相互作用的動(dòng)力學(xué)問題，而后一項(xiàng)的研究是現(xiàn)階段研究的薄弱環(huán)節(jié)。本文在充分考慮車輛體系以及道路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)前提下分別建立了車輛和道路模型并推導(dǎo)了車輛運(yùn)動(dòng)方程和道路動(dòng)力方程。在考慮車體豎向振動(dòng)、點(diǎn)頭、側(cè)滾以及車輪的豎向振動(dòng)和側(cè)滾自由度情況下建立了車輛運(yùn)動(dòng)方程。而道路方程的建立主要采用有限元方法，道路結(jié)構(gòu)離散為有限元模型，得到離散化的結(jié)構(gòu)動(dòng)力平衡方程，并通過相關(guān)的接觸條

2、件將二者耦合在一起，從而得到車--路耦合動(dòng)力平衡方程。 在車路耦合方程的基礎(chǔ)上，為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用振型疊加法，先求出結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)的各階頻率和振型，然后利用振型的正交性，按振型分解法把互相耦聯(lián)的上千個(gè)自由度方程化為互相獨(dú)立的模態(tài)方程。然后采用Newmark-β時(shí)域方法，以Fortran為工具完成了車路耦合振動(dòng)分析計(jì)算程序VEHB的編寫，最后比較系統(tǒng)地分析了路面不平順，車輛行駛速度，車輛載重，軸型的變化等不同工況條件下路面不同節(jié)點(diǎn)的位

3、移及加速度變化情況，并分析了不同路面厚度組合形式下對(duì)道路響應(yīng)的影響，得到一些有意義的結(jié)論，主要有： (1)不平順幅值的增加，位移和加速度的響應(yīng)值也相應(yīng)變大，路面越不平順越容易過早產(chǎn)生破壞； (2)不同車速對(duì)路面結(jié)構(gòu)垂向位移幾乎沒有影響，僅對(duì)幅值的時(shí)域分布有影響，而路面結(jié)構(gòu)垂向加速度有顯著影響，車速增加一倍，垂向加速度增加約二倍； (3)位移與加速度響應(yīng)隨載重的增加而增大，載重增加一倍時(shí)，位移響應(yīng)增加一倍多，加速度