车辆随机动载作用下路面动态响应研究-农业机械学报.PDF

２０１１年 ２月 农 业 机 械 学 报 第 ４２卷 第 ２期 车辆随机动载作用下路面动态响应研究 刘大维　李国政　陈焕明　康忠亮　蒋荣超 （青岛大学机电工程学院，青岛 ２６６０７１） 　　【摘要】　为研究车辆随机动载对半刚性沥青路面性能的影响，利用 ＳＩＭＰＡＣＫ软件建立了重型载货汽车整车 行驶动力学模型，提取了各轴车轮轮胎法向作用力。在此基础上建立了半刚性沥青路面三维有限元分析模型，分 析了车辆随机动载作用下路面的动态响应。结果表明，随机动载作用下路面应力变化与车辆轴数有关，当三轴车 辆车轮依次通过路面某一确定位置时，路面各层应力出现 ３次突变，最大应力出现在中、后轴车轮通过时；在车辆 行驶区域，路面各点的最大拉、压应力均随车辆行驶距离和轮胎法向作用力不同而随机变化，轮迹中心线路面各点 的垂直应力、水平应力、横向应力和水平剪应力变化频率与中、后轴轮胎法向作用力的变化频率相似，横向剪应力 的变化频率与前轮的轮胎法向作用力变化频率相似，而轮迹边缘路面各点横向剪应力变化频率与中、后轮的轮胎 法向作用力变化频率相似。 关键词：车辆　路面不平度　随机动载　半刚性沥青路面　动态响应 中图分类号：Ｕ４１６２２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１１）０２００２８０６ ＤｙｎａｍｉｃＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆＰａｖｅｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＲａｎｄｏｍＤｙｎａｍｉｃＬｏａｄｏｆＶｅｈｉｃｌｅ ＬｉｕＤａｗｅｉ　ＬｉＧｕｏｚｈｅｎｇ　ＣｈｅｎＨｕａｎｍｉｎｇ　ＫａｎｇＺｈｏｎｇｌｉａｎｇ　ＪｉａｎｇＲｏｎｇｃｈａｏ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０７１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒａｎｄｏｍｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈａｌｆ ｒｉｇｉｄａｓｐｈａｌｔｒｏａｄ，ｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｈｅａｖｙｔｒｕｃｋｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙＳＩＭＰＡＣＫａｎｄｅａｃｈ ｄｙｎａｍｉｃｎｏｒｍａｌｔｙｒｅｆｏｒｃｅｗａｓｅｘｔｒａｃｔｅｄ．Ａ３Ｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＥＡ）ｍｏｄｅｌｏｆｈａｌｆｒｉｇｉｄａｓｐｈａｌｔ ｒｏａｄｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｈａｌｆｒｉｇｉｄａｓｐｈａｌｔｒｏａｄｕｎｄｅｒｒａｎｄｏｍｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄ ｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅｏｆｈａｌｆｒｉｇｉｄｒｏａｄｗａｓｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆ ａｘｌｅｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｗｈｅｅｌｓｏｆａｔｒｉａｘｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｒａｎｏｖｅｒｔｈｅｒｏａｄｉｎｔｕｒｎ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｅａｃｈｌａｙｅｒｃｈａｎｇｅｄ ａｂｒｕｐｔｌｙｔｈｒｅｅｔｉｍｅｓ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍａｌｓｔｒｅｓｓａｐｐｅａｒｅｄｗｈｅｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅａｘｌｅａｎｄｒｅａｒａｘｌｅｒａｎｏｖｅｒ． Ｗｉｔｈｉｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｄｒｉｖｉｎｇｒｅｇｉｏｎ，ｔｈｅｍａｘｉｍａｌｐｒｅｓｓａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓｏｆｅａｃｈｐｏｉｎｔｏｎｔｈｅｐａｖｅｍｅｎｔ ｖａｒｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｄｒｉｖｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｄｙｎａｍｉｃｎｏｒｍａｌｔｙｒｅｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅｖａｒｉｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｏｆｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓ，ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｔｒｅｓｓ，ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｐｏｉｎｔｓｏｎｔｈｅｃｅｎｔｒａｌ ｌｉｎｅｏｆｔｈｅｗｈｅｅｌｔｒａｃｋｗｅｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｖａｒｉｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｄｙ