車—路系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及改善車輛對(duì)道路動(dòng)態(tài)作用的控制技術(shù)研究.pdf

1、目前我國(guó)及世界其他國(guó)家的道路設(shè)計(jì)方法中，通常把車輛載荷視為靜態(tài)載荷或近似等效靜態(tài)載荷，當(dāng)在載荷不太大、車速較低的情況下基本是適合的。隨著交通運(yùn)輸高速、重載趨勢(shì)的發(fā)展，由路面不平度引起的隨機(jī)振動(dòng)使車輛動(dòng)載荷大大增加，靜力載荷模式與車輛運(yùn)行過(guò)程中對(duì)路面實(shí)際作用力的差異越來(lái)越大，地面結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性遠(yuǎn)非靜力學(xué)特性所能描述。同時(shí)車輛動(dòng)載荷引起的道路破壞又會(huì)加劇車輛的振動(dòng)，增加車輛動(dòng)載荷，嚴(yán)重影響車輛的行駛安全性、舒適性。因此，車輛與道路是相互耦

2、合作用的系統(tǒng)，將車輛與道路作為一個(gè)系統(tǒng)，深入研究車-路系統(tǒng)的相互作用，研究重型車輛作用下道路結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 由于輪胎變形較路面變形大得多，車輛、輪胎、道路組成一個(gè)弱耦合系統(tǒng)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)車輛對(duì)路面動(dòng)態(tài)載荷研究。本文建立了不同等級(jí)道路的時(shí)域模型和四分之一車輛模型，分析了道路隨機(jī)激勵(lì)下車輛動(dòng)載荷的頻域響應(yīng)，探討了行車速度、載重、輪胎剛度和懸架阻尼等參數(shù)對(duì)動(dòng)載荷系數(shù)的影響

3、。結(jié)果表明，車輛對(duì)道路的動(dòng)載荷以低頻率振動(dòng)為主，適當(dāng)減小輪胎剛度，增大懸架阻尼等方法可有效減小車輛動(dòng)載荷。
　　 (2)二維汽車-道路系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析。以Bernoulli-Euler梁模擬路面，用Kelvin粘彈性地基模擬路基，考慮懸架阻尼非線性、輪胎非線性，建立了車-路耦合系統(tǒng)，并采用平均法對(duì)車輛微分方程進(jìn)行了理論分析，采用常數(shù)變異法對(duì)道路振動(dòng)方程進(jìn)行了分析，最后用New mark法數(shù)值模擬了車-路耦合系統(tǒng)響應(yīng)。
　　

4、 (3)剛性混凝土路面上車-路系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及仿真分析。以Kelvin粘彈性地基模擬路基，Kirchhoff無(wú)限大薄板模擬路面，建立了7自由度整車-道路系統(tǒng)模型。數(shù)值分析了不同車速、輪胎剛度、載重、地基模量和道路面層厚度等參數(shù)下的道路結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建系統(tǒng)模型的正確性，夯實(shí)地基，增加面層厚度，降低輪胎剛度和載重，適當(dāng)?shù)能囕v速度等能減小道路的變形。
　　 (4)重載汽車下半剛性瀝青路面的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)與疲勞破壞。根據(jù)瀝青

5、道路層狀體系理論，建立了道路結(jié)構(gòu)的ANSYS模型，對(duì)移動(dòng)載荷作用下道路結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行了分析。通過(guò)分析道路的裂紋，研究了道路疲勞破壞的原因和方式，并以面層底部的彎拉應(yīng)變?yōu)橹笜?biāo)進(jìn)行了道路疲勞壽命的預(yù)估。
　　 (5)減小車輛對(duì)道路動(dòng)態(tài)作用的車輛主動(dòng)懸架魯棒H2/H∞保性能控制研究。為了減少重載汽車對(duì)路面的破壞，采用懸架主動(dòng)控制技術(shù)。將主動(dòng)懸架的控制問(wèn)題歸結(jié)為有時(shí)域硬約束的魯棒干擾抑制問(wèn)題，將輪胎動(dòng)載荷作為系統(tǒng)的H2最小化輸出性