车-路耦合系统动力学研究

发布时间：2017-09-29 23:17

  本文关键词：车-路耦合系统动力学研究

  更多相关文章： 车辆 路面 耦合动力学模型 算法 动力响应

【摘要】：随着公路交通的日益完善及公路运输重型化的发展,由车辆动载荷引起的路面早期破坏已成为道路设计突出问题。而路面的早期破坏,反过来又会引起车辆振动加剧,进而会严重影响到行驶车辆的舒适性及安全性,同时还会进一步增加行驶车辆对路面的动载荷。车-路系统间存在着相互作用,但传统的车-路系统动力学研究是根据车辆动力学和路面动力学把车辆和路面作为两个独立的系统分别进行研究的,并没有充分考虑车-路间的相互作用影响,故其并没有反映出车-路之间的真实工作情况,所以本文研究分析了包含车-路间相互作用的车-路耦合系统动力学,以使其能更加真实的模拟车-路系统的工作情况。首先,根据车辆动力学简化原则将车辆子系统进行简化建模,再通过对道路结构构成机理的分析简化建立道路子系统物理模型,最后通过车辆与路面之间的接触关系(即车-路之间的耦合作用)将车辆子系统模型和道路子系统模型统一起来,即可得到车-路耦合系统动力学模型。其次,通过对不同数学算法的对比,确定了运用翟婉明提出的新型显式积分算法求解非线性系统动力学方程组,通过对该算法理论推导的分析,确定了运用MATLAB软件求解该方程组的编程步骤及流程图。在此基础上,总结了传统车-路系统模型的特点,又根据车辆动力响应和道路动力响应提出了车-路耦合系统动力学模型和传统车-路系统动力学模型的评价指标,并进行了对比。最后,在验证了车-路耦合系统动力学模型的基础上,计算和分析了不同车辆参数(即车辆行驶速度、车辆载重、前后轮刚度与阻尼、前后悬架刚度与阻尼)和道路参数(即面层厚度、路面等级、弹性模量)对道路动力响应的影响。
【关键词】：车辆 路面 耦合动力学模型 算法 动力响应
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.2;U461.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.3 研究内容及思路15-16
• 第二章 车-路耦合系统动力学模型16-36
• 2.1 车-路耦合系统动力学分析及建模原则16-19
• 2.1.1 车-路耦合作用16-17
• 2.1.2 建模原则17-19
• 2.2 车-路耦合系统动力学建模方法19
• 2.3 车辆系统动力学模型19-22
• 2.4 道路系统动力学模型22-28
• 2.4.1 面层振动方程23-26
• 2.4.2 基层振动微分方程26-28
• 2.5 车轮轮胎与路面之间的相互作用28-29
• 2.6 路面不平度激励29-34
• 2.6.1 路面功率谱密度与路面不平度等级30-31
• 2.6.2 路面不平度数据仿真生成法31-33
• 2.6.3 路面不平度数据仿真生成33-34
• 2.7 重载车辆-面层-基层垂向耦合动力学方程34-35
• 2.8 本章小结35-36
• 第三章 动力学模型数值求解方法36-46
• 3.1 数值求解算法36-37
• 3.2 新型显式积分算法37-43
• 3.2.1 新型显式积分算法的积分格式37-38
• 3.2.2 新型显式积分算法的稳定性及控制参数38
• 3.2.3 新型显式积分算法积分步长的确定38-40
• 3.2.4 新型显式积分算法道路计算长度的确定40-41
• 3.2.5 新型显式积分算法模态阶数的确定41-42
• 3.2.6 数值算法的求解步骤与程序设计流框图42-43
• 3.3 本章小结43-46
• 第四章 车-路耦合效应分析46-54
• 4.1 传统车-路系统动力学分析模型46-47
• 4.2 车-路耦合系统模型的特点及与传统模型的对比47-52
• 4.2.1 车-路耦合系统模型的特点47
• 4.2.2 车-路耦合系统模型与传统模型对比评价指标47-49
• 4.2.3 车-路耦合系统模型与传统模型对比49-52
• 4.3 本章小结52-54
• 第五章 沥青路面动力响应研究54-74
• 5.1 车-路耦合系统动力学模型参数54-57
• 5.1.1 车辆参数的确定54-56
• 5.1.2 道路参数的确定56-57
• 5.2 沥青路面动力响应57-58
• 5.3 车辆参数对沥青路面动力响应的影响分析58-68
• 5.3.1 车辆行驶速度的影响58-59
• 5.3.2 车辆载重的影响59-61
• 5.3.3 车辆轮胎刚度的影响61-63
• 5.3.4 车轮轮胎阻尼的影响63-65
• 5.3.5 车辆悬架阻尼的影响65-66
• 5.3.6 车辆悬架刚度的影响66-68
• 5.4 道路参数对沥青路面动力响应的影响分析68-71
• 5.4.1 路面不平度的影响68-69
• 5.4.2 道路面层厚度的影响69-70
• 5.4.3 道路面层弹性模量的影响70-71
• 5.5 本章小结71-74
• 结论与展望74-76
• 结论74-75
• 展望75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果80-81
• 致谢81

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本文编号：944800