橡胶颗粒沥青混合料减振降噪特性研究

发布时间：2020-04-05 22:11

【摘要】：随着我国道路交通系统的日趋完善,道路服务水平不断提高,人们获得便利出行条件的同时也饱受交通噪声的困扰,交通噪音严重干扰了人的身心健康及生活水平,已经成为一个亟待解决的问题。如今汽车技术已达到一定高度,再提高汽车技术减小交通噪声却难于突破,改善路用材料性能主动减少噪声已经成为解决噪音问题的一个重要方向。橡胶颗粒沥青混合料是最常用的低噪音路面材料之一,也被称为"绿色环保材料"。以往针对橡胶沥青路面减振降噪领域的研究主要集中于宏观层面的试验研究,由于实验条件、材料属性等因素难于把控,试验结果相对离散、规律性差,难以揭示其减振降噪机理。本文基于离散元原理及经典振动原理,运用室内宏观试验与数值模拟相结合的方法,系统分析不同橡胶掺量、不同空隙率及不同摩擦系数下橡胶颗粒沥青混合料的振动衰减及能量耗散规律,为今后减振路面设计提供一定的理论参考。本文主要内容及研究成果如下:1.橡胶掺量对振动系统的不同频率波段能量的影响规律存在差异性,在105Hz～125Hz频带内功率值衰减显著。同时验证了橡胶颗粒的加入可以提高试件整体的振动衰减系数。2.基于离散元模型预估橡胶掺量、空隙率及材料摩擦系数各单因素对路面内部颗粒单元间滑动耗能和颗粒单元本身阻尼耗能的影响规律如下:(1)橡胶掺量对橡胶颗粒沥青混合料的能量耗散能力具有显著作用。橡胶颗粒能有效提高颗粒间的滑移和错动能力,随着橡胶掺量的增加,摩擦滑动耗能具有逐渐增大的趋势,平均增长率为33%。橡胶掺量自0%增至3%时,颗粒单元本身阻尼耗能增长迅速,橡胶掺量自3%增至5%时,颗粒单元本身阻尼耗能增幅较缓。橡胶掺量0%增至3%阶段,其对试件内部颗粒阻尼总耗能影响显著。(2)适当提高路面空隙率是提高路面衰减振动能量能力的一个有效手段。空隙率增大摩擦滑动耗能相对增大的趋势,但增幅相对迟缓。阻尼耗能也随着试件空隙率增大而增大的趋势,空隙率自2%-4%引起的阻尼耗能增幅相对显著。空隙率自4%-5%变化过程引起的阻尼耗能增幅相对平缓。(3)选择低摩擦材料有助于增加材料摩擦耗能,可有效提高路面减振降噪能力。材料摩擦系数对模型内部颗粒间摩擦滑动总耗能影响显著,摩擦系数增大会抑制颗粒间摩擦滑动耗能。摩擦系数对阻尼耗能的影响不显著。(4)综合指标对路面内部颗粒单元间滑动耗能和颗粒单元本身阻尼耗能的影响规律,颗粒间摩擦滑动耗能大于颗粒自身阻尼耗能,在吸收轮载能量起主导作用。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U414

【参考文献】