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车辆与路面相互作用系统动力学理论与仿真研究
| 论文题名： | 车辆与路面相互作用系统动力学理论与仿真研究 |
| 关键词： | 车辆-路面;动力学响应;粘弹性;耦合系统;积分变换;安全性;舒适性 |
| 摘要： | 随着汽车数量的增加，车速和车辆载重的提升，公路交通压力逐渐增大，对车辆和公路结构设计的技术要求越来越高，车辆在道路上行驶的舒适性、安全性以及车辆对道路的破坏日趋成为人们关注的问题。路面本身不平整，车辆会产生的振动，振动的车辆加之车辆自重又会对路面产生破坏，许多路面在通车一段时间后就出现了不同程度的破坏，而破坏路面会引起汽车振动加剧，从而进一步加大汽车对路面的破坏，继而严重影响行汽车的安全性和舒适性，车辆和道路是一个互相作用不可分割的整体系统，因此，有必要对汽车与路面相互作用系统动力学问题进行深入的研究。 本论文主要研究的内容是车辆与路面相互作用系统的动力学问题。首先，从车辆动力学领域出发，考虑车辆自身振动和路面不平整两方面引起的车辆系统振动，以汽车为重点研究对象，建立了二自由度车辆-路面相互作用的力学模型。把路面不平度作为汽车系统的激励，推导出车辆-路面系统的运动控制方程，通过具体算例，研究车辆悬架、轮胎参数和道路参数等对路面位移和应力的影响规律。其次，基于路面动力学理论，建立了移动车辆荷载作用下的粘弹性地基上的粘弹性路面模型，利用Fourier-Laplace积分变换和Green函数法，获得运动车辆作用下粘弹性路面的动态响应解析解，分析了路面结构参数对路面破坏规律的影响，为改进和优化道路系统提供理论参考。再次，通过动轮胎力把汽车模型和路面模型相联，同时考虑车辆悬架阻尼和轮胎刚度的非线性和多层路面结构，建立了车辆-路面耦合系统的动力学模型。通过积分变换、模态叠加法和Newmark法求解了非线性车路耦合系统的动力响应，研究了车辆和路面耦合系统的非线性动力学行为，分析了耦合系统参数对汽车舒适性及道路破坏的影响规律，提出了车辆和路面参数的优化和设计的合理建议。最后，采用ADAMS和ANSYS软件对车辆-路面耦合系统动力学行为进行仿真研究，并与理论研究结果进行验证对比。 本论文通过理论研究和仿真分析，将进一步丰富和发展车辆与路面相互作用系统机理的研究工作，同时为车辆安全性、舒适性的优化设计和道路系统的结构优化等提供理论依据，具有重要的理论研究和工程应用价值。 |
| 作者： | 李树志 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 戴宏亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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