1/4车-路耦合动力学模型研究

将车辆简化为1/4车模型,路面结构视为地基梁或地基板,建立车-路耦合动力学模型;通过引入动态接触算法,采用直接积分法求解,比较了车-路耦合动力学模型与静力模型结果的差别;讨论了两种模型在车辆非悬挂系质点垂向加速度、车-路耦合作用力、路面板动弯沉、动应变、接缝嵌缝料剪切应变和接缝传荷效率等的异同.结果表明,两种模型的非悬挂质点垂向加速度、车-路耦合作用力、路面板动弯沉和接缝嵌缝料剪切应变等具有较好的一致性,在动应变及接缝传荷效率等方面有一定差异;地基板模型可很好地模拟移动车辆作用下混凝土路面结构的动态响应,而地基梁模型可高效地用于路面结构的接缝传荷、嵌缝料振动模拟.建立的模型可用于水泥混凝土路面动态响应分析和路面性能评价.

车-路耦合作用力特性及混凝土路面动态响应

应用1/4车-路耦合动力学模型及直接积分法,分析车辆以一定速度匀速移动时,车辆参数(集中质量、悬挂系统弹簧刚度和轮胎弹簧刚度)、路面板参数(路面板厚度、接缝宽度、接缝错台和接缝传荷等)以及地基参数(地基刚度、地基阻尼及地基弱化指数等)对车-路耦合作用力的影响;给出了动荷系数(动静荷载比)随各参量变化的影响曲线及其统计特征;探讨了有接缝混凝土路面板动弯沉和动应变的变化规律.结果表明,随着车速的提高,车-路耦合作用力的变异性增大,路面板动弯沉和动应变的波动性增强;因此,在水泥混凝土路面设计时,车-路耦合引起的动态效应应予以考虑.

模量不均匀路基上的沥青路面动力响应研究

为研究路基模量的不均匀对沥青路面动力响应的影响规律,首先采用便携式落锤弯沉仪(简称PFWD)对亚—雪公路路基模量分布进行现场测试,分析并总结路基模量的空间不均匀分布特征;进而考虑汽车车体的运动、轮胎的黏弹效应、沥青路面的黏弹性能以及路基模量的不均匀特性,基于D'Alembert原理和黏弹性薄板振动理论,建立了重载汽车-路面-不均匀模量路基耦合动力学模型,并分析了路基不均匀特性、行车速度和后轴轴重对沥青路面动力响应的影响。计算结果表明,路基模量的不均匀性对路面动应变的影响显著。当汽车行驶通过路基不均匀模量区时,后轴产生的基层底应变幅值约为前轴的2倍;当后轴轴载由100k N增加至180k N,基层底应变幅值由62με增加到109με;随着行车速度从5km/h增加至80km/h,基层底部的拉应变幅值增加1.3倍,并逐渐趋于稳定;特别当路基不均匀模量幅值从40MPa降低到0、不均匀模量弦长由1m增加至4m,基层层底拉应变幅的增幅分别可达26%和23%。