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基于车路耦合模型的路面结构动力分析
| 论文题名： | 基于车路耦合模型的路面结构动力分析 |
| 关键词： | 路面结构;车路耦合模型;动力分析 |
| 摘要： | 车辆与路面相互作用的研究是一个新的科学分支，它主要研究车辆、道路以及它们之间的相互作用的动力学问题，而后一项的研究是现阶段研究的薄弱环节。本文在充分考虑车辆体系以及道路结构的特点前提下分别建立了车辆和道路模型并推导了车辆运动方程和道路动力方程。在考虑车体竖向振动、点头、侧滚以及车轮的竖向振动和侧滚自由度情况下建立了车辆运动方程。而道路方程的建立主要采用有限元方法，道路结构离散为有限元模型，得到离散化的结构动力平衡方程，并通过相关的接触条件将二者耦合在一起，从而得到车--路耦合动力平衡方程。 在车路耦合方程的基础上，为简化计算，采用振型叠加法，先求出结构自由振动的各阶频率和振型，然后利用振型的正交性，按振型分解法把互相耦联的上千个自由度方程化为互相独立的模态方程。然后采用Newmark-β时域方法，以Fortran为工具完成了车路耦合振动分析计算程序VEHB的编写，最后比较系统地分析了路面不平顺，车辆行驶速度，车辆载重，轴型的变化等不同工况条件下路面不同节点的位移及加速度变化情况，并分析了不同路面厚度组合形式下对道路响应的影响，得到一些有意义的结论，主要有： (1)不平顺幅值的增加，位移和加速度的响应值也相应变大，路面越不平顺越容易过早产生破坏； (2)不同车速对路面结构垂向位移几乎没有影响，仅对幅值的时域分布有影响，而路面结构垂向加速度有显著影响，车速增加一倍，垂向加速度增加约二倍； (3)位移与加速度响应随载重的增加而增大，载重增加一倍时，位移响应增加一倍多，加速度响应增加接近二倍； (4)在总厚度不变的前提下，增加垫层厚度，适当减小面层和基层厚度，可有效减小路面结构的动力响应，从而减小对路面结构的冲击作用。 |
| 作者： | 王万洪 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 倪永军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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