基于車路耦合模型的路面結(jié)構(gòu)動力分析.pdf

1、車輛與路面相互作用的研究是一個新的科學分支，它主要研究車輛、道路以及它們之間的相互作用的動力學問題，而后一項的研究是現(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)的特點前提下分別建立了車輛和道路模型并推導了車輛運動方程和道路動力方程。在考慮車體豎向振動、點頭、側(cè)滾以及車輪的豎向振動和側(cè)滾自由度情況下建立了車輛運動方程。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--路耦合動力平衡方程。 在車路耦合方程的基礎(chǔ)上，為簡化計算，采用振型疊加法，先求出結(jié)構(gòu)自由振動的各階頻率和振型，然后利用振型的正交性，按振型分解法把互相耦聯(lián)的上千個自由度方程化為互相獨立的模態(tài)方程。然后采用Newmark-β時域方法，以Fortran為工具完成了車路耦合振動分析計算程序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)不同車速對路面結(jié)構(gòu)垂向位移幾乎沒有影響，僅對幅值的時域分布有影響，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，位移響應(yīng)增加一倍多，加速度