车—路耦合作用下沥青路面振动规律及能量谱表征研究

发布时间：2020-03-24 10:36

【摘要】：随着可持续经济的发展和环保的观念的深入,新能源成为研究的一个热点,振动作为一种新型能源引起了人们的重视。车辆道路耦合振动会产生足够的振动能量,将其收集利用,对能源可持续发展具有重大意义。车路耦合系统中振动十分复杂,现阶段振动能量回收效率较低,因此需要对车路耦合中的振动进行研究,探索车路耦合中振动能量收集的最大化,实现振动能量收集装置最佳安装。研究在不同等级路面下车辆通过路面时的路面不平度对车辆的激励特性。分析了白噪声、三角级数、AR和ARMA、泊松四种不同路面不平度的模拟方法的优劣,确立了三角级数作为路面不平度的模拟方法;通过MATLAB软件,研究用三角级数法模拟路面不平度对车辆的激励,研究表明路面等级的降低会使得路面对行驶中的车辆激励作用变大。研究在路面等级、车辆胎压、车速、车辆载重等参数的变化下车辆对路面的动荷载和动载系数的影响规律。利用MATLAB软件建立二分之一车辆动力学模型,研究不同参数对路面的动荷载和动载系数的变化,研究发现随着路面等级降低和车速、胎压、载重变大,动荷载和动荷载系数均在不同程度的变大;反之,降低。研究不同参数的改变对车辆自身固有频率的影响,发现胎压变大导致车辆固有频率变大;载重变大,车辆固有频率降低,其余因素对车辆固有频率几乎没有影响。通过对车辆随机振动分析,计算得到车辆和道路共振的频率基本上在9.17Hz处。对车辆荷载作用下的沥青路面动力响应规律进行了研究。利用ABAQUS软件上建立三维沥青路面动力学模型,研究荷载、车辆速度、路面弹性模量、温度的影响下沥青道路内部振动波传播规律,研究发现随着车速、荷载、弹性模量变大,振动传播范围变大;温度由低到高变化中,振动波传播先变小后变大;振动主要在振动源面层处,沥青道路面层振动位移和速度最大,且随着深度而减小。研究荷载、车辆速度、路面弹性模量、温度的影响下振动能量分布规律,发现对应变能密度分布图中得出应变能密度集中在下面层处,离地面约10cm处,研究表明下面层处放置能量收集装置可获得最大效益。
【图文】：

常用的经典模型主要有：四分之一车辆模型(图1.1)、二分之一车辆模型(图 1.2)、和整车模型(图 1.3）。现在车辆动力学的模型已经有了很多种，，模型的自由度数可以高达四十多个。经过多年的研究逐步建立了有限元模型、动态子结构模型和多体系动力学模型，这些模型更加复杂，但是它们更加逼真真实的车辆。

图 1.1 四分之一车辆模型 图 1.2 二分之一车辆模型 图 1.3 整车模型Kenis 在计算机上仿真研究了车辆在不平顺的道路上不同行驶速度下改动轮胎压力和轮胎类型的动载力，并进行路面动力响应的模拟分析，初步开始将车辆和道路到在一起研究[6]。Tevelow 在实验下发现行驶过程的车辆在振动频率为 15Hz 到 50Hz 下发生损坏最为严重，但是具体的频率并未得出[7]。朱孔源通过建立具有七个自由度的车辆模型来研究车速、路面的不平度、车辆轴承距离、轮毂距离等变化下对车辆动荷载的影响，并设计了可以减小车辆动荷载的具有二个自由度和七个自由度的半主动悬架[8][9]。钱国平、白诗尧建立了具有两个和三个自由度的车辆振动模型，仿真分析后得出当车辆在路面上行驶时车辆的振动频率达到或接近于系统的固有频率时系统产生共振，并产生较大的振动响应[10]。1.2.2 路面动力学研究发展现状上世纪初期开始，车辆逐步成为广泛使用的交通工具出现在大众视野中，并且被越
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.217

【参考文献】

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本文编号：2598202