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原文传递沥青路面抗滑性能数值模拟研究

论文题名：	沥青路面抗滑性能数值模拟研究
关键词：	沥青路面;抗滑性能;数值模拟;附着系数;有限元法
摘要：	汽车在潮湿路面上行驶时，由于水膜的润滑作用，轮胎与路面间的附着系数降低，轮胎容易打滑，汽车操作稳定性降低，严重影响交通安全，因此本文运用计算机数值模拟技术模拟分析沥青路面抗滑性能。　　本文首先分析了轮胎—沥青路面接触机理，明确沥青路面抗滑性能影响因素;在此基础上，分析潮湿状况下路面积水对抗滑性能的影响，推导不同降雨量下路面水膜厚度计算公式，并验证了其可靠性。　　然后，运用FLUENT软件建立轮胎在水膜上高速行驶模型，计算了不同轮胎花纹、车速及水膜厚度等条件下轮胎所受动水压强的大小。模拟结果表明: 　　①复合花纹轮胎最不易发生滑水，横向花纹次之，纵向花纹最易滑水; 　　②当水膜厚度不变时，同一轮胎所受动水压强随车速的增加而增加，且增加速度加快; 　　③当车速不变时，同一轮胎所受动水压强随水膜厚度的增加而增加。设定动水压强等于轮胎内部压强时为轮胎发生滑水现象的临界条件，本文建立了轮胎临界滑水速度与水膜厚度的关系，并根据已有水膜厚度方程，建立临界滑水速度与降雨量的关系。　　最后，采用分形理论，利用IFS插值方法在MATLAB中编程生成三维沥青路表，将其导入有限元软件ABAQUS中，生成与实际相符的三维路表，并建立轮胎—路面接触模型;将FLUENT计算得到的水膜对轮胎作用力结果导入ABAQUS软件中以表征水膜影响，最终建立轮胎在潮湿路面上高速行驶模型。以附着系数为抗滑指标，计算并分析了轮胎荷载、轮胎气压、水膜厚度、行车速度等对附着系数的影响;以路表特征为参数，分析具有不同路表纹理的沥青路面的抗滑性能。模拟结果表明:①轮胎与路面间的附着系数随车速提高而下降，随轮胎荷载增加而增加，随轮胎胎压的减小而增加;②轮胎与路面间的附着系数随水膜厚度的增加而降低，且水膜厚度较小时，附着系数随车速变化较明显;水膜厚度较大时，附着系数随厚度变化则相较平缓;在速度较小时，水膜厚度对附着系数的影响较大;随速度增加，水膜厚度变化对附着系数的影响逐渐降低。③附着系数随着构造深度的增加而增加，但当构造深度增加到一定程度时，继续增加构造深度不能显著地改善沥青路面抗滑性能，还会带来负面影响。
作者：	吴琦
专业：	交通运输工程
导师：	杨军;陈先华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文