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基于有限元方法的胎路接触抗滑性能研究
| 论文题名： | 基于有限元方法的胎路接触抗滑性能研究 |
| 关键词： | 沥青路面;胎路接触;路表纹理;应力分布;抗滑性能 |
| 摘要： | 随着国家经济的快速发展，我国的道路建设和行车数量越来越多，由于沥青路面抗滑性能不足导致的交通安全事故频发，车辆行驶时的抗滑性能与路面微观纹理构造和轮胎与路面之间的接触状态有较大关系，而胎路接触界面相关性能指标很难通过实测试验测得。因此，本文建立了基于路表真实纹理的胎路接触有限元模型，分析了不同工况下轮胎在不同路面上的抗滑性能，从路表真实纹理出发对轮胎在不同路面和工况下的抗滑性能进行评价，分析胎路接触的抗滑机理，对路面抗滑性能设计有重要意义。 本文通过三维扫描仪还原了路表的真实构造纹理，基于有限元软件建立了三种常见不同级配的路面模型和175/70R14纵向沟槽花纹轮胎模型。通过压敏胶片法和复写纸法测得的接触应力和接触深度与有限元模拟结果对比，验证了胎路接触静态和动态模型的正确性。 分析了胎路静态接触工况下，不同胎压、荷载、路面类型对轮胎下沉量、应力分布、接触面积和接触印迹的影响，得出轮胎在凹凸构造大的路面上，有更大的接触应力和更小接触面积，且应力集中和应力分布不均匀现象更加明显。 对比了胎路动态接触工况下，不同胎压、荷载、滚动状态、摩擦系数对轮胎在不同路面上的接触应力分布和抗滑性能的影响。得出轮胎在凹凸构造大的路面上，有更大的摩擦力和更好的抗滑性能，且在ABS制动系统下能更充分利用摩擦力制动，相对于完全制动拥有更好的抗滑效果。 建立了轮胎-水流-路面的流固耦合模型，比较了轮胎在干燥和湿滑路面上的抗滑性能，基于附着系数指标，评价在不同速度和不同水膜厚度下轮胎的抗滑性能，提出了拥有良好抗滑性能的路面构造特征。 本文基于路表真实纹理建立了胎路接触有限元模型，设计了胎路接触模型的验证试验，分析了不同路面类型在不同工况下的抗滑性能，根据本文研究结果，可以实现各种不同工况下，对常见路面抗滑性能预估，对以后提高新型路面抗滑性能有一定指导意义。 |
| 作者： | 陈美杰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 肖晶晶 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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