典型轮胎非均匀接触应力获取及其作用下的路面TDC开裂分析

摘要

我国的沥青路面设计规范采用双圆均布静态荷载来假定车辆荷载，忽略了车辆荷载分布的非均匀性，而将沥青路面假设为多层弹性体系，忽略了沥青路面的粘弹性。同时，随着沥青上面层的不断增厚，沥青路面的TDC开裂不断增多，因此，需要研究胎路作用的接触对于TDC开裂所具有的影响。
　　首先，基于ABAQUS软件，考虑轮胎的组成材料的本构关系、轮胎帘布的各向异性以及轮胎变形的非线性，分析材料属性方向、轮胎网格划分以及接触属性等对于轮胎有限元模型收敛性的影响。
　　其次，基于ABAQUS/Explicit隐式动态分析，分析轮胎的速度与加速度对于轮胎的三向接地应力（竖向接地应力、横向接地应力、纵向接地应力）的影响，研究不同花纹、不同胎压、不同荷载的轮胎在不同工况下的三向接地应力分布以及最大值的关系，并通过实测相验证。
　　接着，通过ABAQUS后处理输出程序，提取复杂花纹轮胎与刚性路面在不同运动工况下（牵引工况、自由滚动工况以及制动工况）的的三向接地应力并建立某种典型的沥青粘弹性路面模型，该模型包含有上面层、中面层、下面层、半刚性基层以及土基层。通过ABAQUS DLOAD子程序将提取的三向接地应力作用于沥青路面模型上，考虑影响沥青路面TDC开裂病害的力学因素，分析沥青路面在复杂花纹轮胎荷载作用下，不同运动工况上面层三向应力分布情况。分析结果表明，轮胎的制动和牵引会影响沥青路面的TDC开裂，主要影响指标是纵向剪切应力。
　　最后，以沥青路面TDC开裂的受力分析为基础，分析路面各层位移、应变、应力响应情况。

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第1章 绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2国内外研究现状综述

1.3主要研究内容及技术路线

第2章 轮胎与刚体接触模型建立

2.1轮胎分类与结构

2.2轮胎材料本构特性

2.3轮胎模型生成建模方法

2.4 ABAQUS材料方向定义

2.5网格划分

2.6轮胎与路面接触定义

2.7本章小结

第3章 不同工况下轮胎模型动力响应对比

3.1韩泰195/65R15 经济耐磨安节轮轮胎模型

3.2 H44.5×16-21型航空轮胎

3.3 本章小结

第4章 轮胎接地压力实测验证

4.1 Tekscan 压力分布系统

4.2轮胎接地压力实测试验方法

4.3轮胎接地压力实测结果分析

4.4本章小结

第5章 复杂花纹轮胎荷载下沥青路面TDC开裂力学指标分析

5.1沥青路面模型的建立

5.2子程序介绍及复杂花纹轮胎荷载提取

5.3沥青路面TDC开裂力学研究

5.4本章小结

第6章 复杂花纹轮胎荷载下沥青路面动力响应分析

6.1沥青路面动力响应时程分析

6.2沥青路面动力响应空间分析

6.3本章小结

结论

一、主要结论

二、本文的创新点

三、展望

参考文献

声明

致谢