基于車路耦合系統(tǒng)的路面動力分析及疲勞壽命研究.pdf

1、隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，高速公路網(wǎng)絡密度加大，大量的物資通過公路運輸，載貨汽車軸重大，運輸荷載遠遠超過了設計規(guī)范標準，超載情況嚴重，重載貨車反復作用造成路面結構疲勞破壞。疲勞壽命是路面設計的重要指標和根本依據(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，實際上由于路面不平度的存在，以及車輛和道路的耦合振動，使得車輛和道路間的作用力成為隨機的波動荷載，這就給疲勞壽命的研究帶來困難。本文參考近年來國內(nèi)外學者的研究成果，建立載貨汽車

2、和瀝青層狀道路耦合振動模型，分析了動荷載系數(shù)和車身加速度的影響因素，在此基礎上對瀝青路面疲勞壽命進行預估，為道路設計提供參考。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴運用三角級數(shù)法模擬路面不平度，仿真得出各級路面不平度隨道路走向、行車時間、空間頻率的變化關系，為車路耦合系統(tǒng)提供內(nèi)部激勵。將路面功率譜密度的模擬譜與原始譜對比，驗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，對于車輛采用隔離法，運用D'

3、 Alembert原理得到其垂向振動方程。對于瀝青層狀路面，采用振型疊加法得到其垂向振動方程，根據(jù)輪胎位移相容條件，得到車路耦合振動方程，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瀝青路面進行模態(tài)分析，得到路面振動的前10階固有頻率和阻尼比，通過MATLAB編制求解耦合方程組的程序，分析路面不平度、車速和軸重對動荷載系數(shù)和車身加速度的影響