车辆动荷载作用下的柔性路面道路动刚度研究

摘要

随着国民经济的快速发展，柔性路面成为我国高速公路和城市道路主要的路面形式。车辆在柔性路面道路行驶过程中因路面起伏引起剧烈振动，从而降低民用车辆的舒适性和使用寿命以及影响装甲类车辆的行进速度和行进间的射击精度。为了实现车辆行驶过程中的主动减振控制，需要根据柔性路面道路动刚度调节车辆系统参数，因此，开展对车辆动荷载作用下的柔性路面道路动刚度的研究具有重要的理论价值和现实意义。
　　本文建立了车辆动荷载作用下的柔性路面道路结构的层状粘弹性力学模型，根据多体系统传递矩阵法推导了各元件的传递矩阵、传递方程以及结构总传递矩阵、总传递方程，同时利用MATLAB编程实现了对车辆动荷载作用下的柔性路面道路位移和动刚度的计算，并将其计算结果与有限元软件ABAQUS的计算结果进行了分析比较。本文得到如下主要成果:
　　(1)车辆动荷载作用下的柔性路面道路动刚度随着车辆速度的增大而增大;
　　(2)车辆动荷载作用下的柔性路面道路动刚度随着车辆载重的增加而减小，并且变化幅值很大，与车辆载重的增加呈非线性关系;
　　(3)柔性路面道路面层厚度对车辆动荷载作用下的柔性路面道路动刚度有一定的影响。柔性路面道路面层厚度存在一个临界值，面层厚度小于临界值时，动刚度随着面层厚度的增加而减小，面层厚度超过临界值时，动刚度基本保持不变;
　　(4)车辆动荷载作用下的柔性路面道路动刚度随着各结构层材料模量的增大而增大，土基模量对道路动刚度的影响最为显著。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 柔性路面道路力学性能的研究现状

1．2．1 柔性路面道路在车辆荷载作用下位移的理论计算研究

1．2．2 柔性路面道路在车辆荷载作用下位移的数值计算研究

1．3 多体系统传递矩阵法的研究现状

1．4 本文的主要工作

2 柔性路面道路在车辆动荷载作用下的动力学分析

2．1 柔性路面道路的结构模型

2．2 车辆动荷载作用模型

2．3 柔性路面道路力学模型建立

2．4 基于MS-TMM法的动力学方程

2．4．1 多体系统传递矩阵法的线性化

2．4．2 柔性路面道路结构元件的传递矩阵推导

2．4．3 柔性路面道路结构总传递矩阵方程的推导

2．5 本章小结

3 基于MS-TMM的柔性路面道路动刚度计算

3．1 柔性路面道路刚度计算流程

3．2 工程算例

3．3 MS-TMM方法、ABAQUS有限元法及试验结果对比分析

3．3．1 MS-TMM计算结果

3．3．2 ABAQUS有限元法计算结果

3．3．3 MS-TMM方法、ABAQUS有限元法及试验结果比较

3．4 本章小结

4 柔性路面道路动刚度影响因素分析

4．1 计算参数及计算模型

4．2 车辆行车速度对柔性路面道路动刚度的影响

4．3 车辆载重对柔性路面道路动刚度的影响

4．4 面层厚度对柔性路面道路动刚度的影响

4．5 柔性路面道路各结构层材料模量对柔性路面道路动刚度的影响

4．5．1 正交试验方法简介

4．5．2 正交试验设计方案

4．5．3 正交试验计算结果分析

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况