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重载车辆条件下的车路耦合动力分析模型和车路相互作用分析

史石荣

  重载问题一直是国内外道路研究者研究的重要课题之一,也是造成道路破坏最重要的原因。因此,研究重载条件下的车辆和道路的相互作用关系是当前道路研究工作者一项很重要的工作。关于车辆与道路耦合状态下的相互作用分析是一项新的科学分支,通过将车辆系统和道路系统视为一个相互作用、相互耦合的整体大系统,将轮胎与路面相互作用关系作为连接这两个子系统的“纽带”,综合考察车辆在弹性(阻尼)道路结构上的动态运行行为、车轮与路面的动态相互作用特性,以及车辆对道路的动力作用规律,是一个关于道路工程和车辆工程两个领域的综合研究课题。 本文研究了重载条件下,车辆和道路结构的耦合振动关系分析模型,以及耦合动荷载下沥青路面的动力响应分析。首先把重载车辆简化为七个自由度振动整车模型,将道路离散为多层体系的有限元模型,分别建立其振动平衡方程。然后利用轮胎与路面的振动耦合关系,建立了车辆—道路耦合振动方程。然后运用VB程序编写了轮胎与路面的位移相容条件下的车辆—道路耦合振动方程求解程序。最后,本文利用车辆—道路耦合振动方程求解出来的耦合动荷载对沥青道路结构进行了瞬态动力分析。 计算分析表明,在耦合动荷载作用到接近道路某节点时,该节点已经表现出一定的弯沉值,在荷载作用到该节点时,该节点的弯沉最大,在荷载作用后,对该节点仍有一定的影响。道路拉应力有时为正,有时为负,但是在道路面层和基层时表现最大。最大拉应力主要发生在荷载作用位置的路面表层以及荷载作用位置下方的路面底基层与垫层以及垫层与路基的结合部分。同垂直位移一样,垂直动应力也是随着道路深度的增加而减小,到路基中部后,动应力已经变的很小。车辆在启动和制动过程中,道路面层和基层受力最大,并且基层的剪应力比面层的更大,在车辆制动时表现更为明显。……   
[关键词]:重载车辆;道路;耦合;相互作用;动力响应
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:重庆交通大学2012年
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