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基于DFT仿真的路面附着系数预测及影响因素研究
| 论文题名： | 基于DFT仿真的路面附着系数预测及影响因素研究 |
| 关键词： | 路面检测;附着系数;动态摩擦;抗滑性能;DFT仿真 |
| 摘要： | 目前大量的路面性能检测设备被开发用于路面抗滑性能评估，但是，绝大部分的设备所获取的路面抗滑性能指标只能反映该测试条件下轮胎/橡胶和路面间的附着性能，这些指标是否能反映两者间的真实附着行为从而对抗滑性能作出合理评价仍然存在争议。随着路面纹理数字化技术和轮胎-路面接触行为有限元仿真技术的成熟，越来越多的研究者选择使用数值计算的方式来评估路面的抗滑性能。因此，本研究旨在将路面附着系数测量过程虚拟化，基于高精度三维激光扫描设备获取的路面点云数据重构路面纹理，进而在有限元软件中实现附着系数的预测。为此，展开了如下工作： （1）路面纹理的数字化：使用三维激光扫描获得路面纹理点云数据，在Geomagic Studio和UG NX 12.0中分别构建路面轮廓三维曲面和实体模型，最终在ABAQUS中建立路面纹理三维有限元模型； （2）三种典型路面的动态摩擦测试（DFT）：在阿乌高速试验段选取三种沥青路面（SMA-13、精表处和UT-5）使用DFT进行现场测量，获得路面附着系数测试值； （3）附着系数预测模型的构建及有效性验证：结合（1）所构建的路面纹理三维模型进行橡胶-水流-路面三相耦合的接触分析，搭建了用于附着系数预测的有限元模型，利用该模型对三种典型路面的附着系数进行了预测，并结合实测数据进行了验证； （4）附着系数关键影响因素分析：基于建立的附着系数预测模型，分析了路面干湿状态、水膜厚度和纹理特征对附着系数的影响。 结果表明：选取的三种典型路面SMA-13、精表处和UT-5在不同速度下的附着系数预测值和实测值（n=6）的p-value均大于0.05，故认为两者显著相关；分析了不同水膜厚度下的橡胶块临界滑水速度vc橡胶与路面完全脱空），例如水膜厚度为 1.5mm 时SMA-13 路面的vc=60km/h，精表处和 UT-5 路面的vc=85km/h；根据水膜厚度将橡胶与潮湿路面的接触分为三种状态：边界润滑、混合润滑和流体润滑。 由此，本研究所构建的附着系数预测模型实现了有限条件下的橡胶-路面附着系数预测。 |
| 作者： | 严佳玉 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 黄晓明;曹荣吉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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