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车辆与路基路面耦合的动力学分析及其仿真
| 论文题名： | 车辆与路基路面耦合的动力学分析及其仿真 |
| 关键词： | 有限单元法;车辆悬架;路基路面模型;动力耦合;LQG控制;动力学分析 |
| 摘要： | 道路运输上已出现了车辆大型化、车辆速度加快、车辆超载运输、重载交通的现象。由于路面不平整造成高速行车情况下车辆的振动加剧，路面动载增加，加速了路面损伤。如沥青路面发生的波浪、车辙、开裂，水泥路面的网裂和起皮等病害现象，这些都与车辆和道路系统之间相互作用的动荷载关系密切。原来以静载为依据的路面设计方法与实际不符，因此设计中必须考虑动力效应的影响。 本课题进行了车辆与道路系统相互作用的动力学问题研究，研究成果有如下几方面： (1)建立四分之一车辆模型、路基路面有限元模型和路面不平度输入模型； (2)对路基路面有限元动力学模型采用模态截断方法进行降阶处理并计算路面变形与轮胎作用力间的传递函数，用MATLAB 编制出柔性路基路面弹性动力学有限元程序，解决随机载荷作用下路基路面响应的分析问题； (3)进行车辆与道路系统相互作用的响应研究。用 SIMULINK 进行分析，把路面输入模型作为激励，对车辆与路基路面之间耦合关系的传递函数模型进行仿真，得到动态轮胎力作为响应。将这个随机动态轮胎力，加到动力有限元模型上，并引入动力计算的 Wilson-θ法求出随机载荷作用下路基路面的响应。分析得到公路路基路面中竖向动应力随深度衰减规律；行车速度、基层刚度对路面动变形、动态轮胎力、车辆竖向加速度的影响以及动态轮胎力与路面动变形之间关系等。 (4)进行车辆主动悬架控制策略的仿真研究。采用LQG主动控制悬架系统，在保证汽车乘坐舒适性和操作安全性的前提下，分析了 LQG 悬架系统对车辆动态轮胎力、车辆加速度、路面动变形响应的影响规律。从模拟分析结果得出，主动悬架可以降低车辆对路面的动态载荷并减小路面的动变形。 |
| 作者： | 董慧 |
| 专业： | 森林工程 |
| 导师： | 赵尘;陈宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京林业大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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