基于3D数字路面的整车动态载荷影响因素分析
路面平整度参数对车辆动载的影响分析
不 平 整路 面 波长 ， 为车 辆行驶 时 间 。 ｔ 将其 作 为荷 载激
励输入 ． 求解 可 得 由路 面 不平 整 产生 的附加 动 荷 载 系
数 为：
Ｇ
：
１ （ ＋— ｍｌ ＋ｍ２ｇ ）
（） ２
斗 ＜
嘣
数 在逐 渐增 大 。 当车 速 为 １０ｋ ／ ２ ｍ ｈ时 ， 幅 在 ００ ５、 波 ．０
００ 和 ００ 时 的最 大动 荷 系 数分 别 为 １ ５ １ ０ ．１ ｍ ． ｍ ２ ． 、． ２ ５
和 ２０ 由此 可见 ， ．。 动荷 系数 与路 面平整 度 的波 幅成 正 比例相关 关 系。 这就给 了我们 有益 的启 示 ． 道路运 营 在
辆 模 型的振 动微 分方 程为 ：
Ｉｌ＋ｌ＋ｌ—２ ２ １一２ ２ｙ） （ ，、 ｊ ｃ ￣ｋ ｌｃｙ一 ）ｋｙ～ｘ ｆｔ ｍｌ ｙ ｙ （ （ － ）
ｌ ｙ ＋ ２ｙ－ ） ｋ （２ Ｙ ） ０ ｍ２２ ｃ（２ １ ＋ ２ 一 １： ｙ
车假定 路 面波 形服 从正 弦 函数 ， ｙ＝ ｎｇ ， 即 ｏ ｈｓ ｔ其 ｉｏ
式 中： ｇ为重 力 常数 ； 为车辆 附加 动荷 载 。 ｐ （）
２ 平整度 参数 对车 辆动 载的 影响
本 章 重 点考 虑路 面 平整 度 对 车辆 动 载 的影 响 ． 表
征路 面 不 同平 整 度 的波 长取 ０ ６ 波 幅 ｈ依次 取 ～ ０ｍ。
０ ０ 、．０ 、．１００ ， ４个典 型车速 ， ． ２０ ５０ 、． １ 取 ０ ０ ０ ２ｉ ｌ 分别 为 ６ 、 ０ ８ 、０ 、２ ｍ／ 的最大 动荷 系数 ， 图 ２ ０ １０ １０ｋ ｈ时 见 。
基于多体动力学模型的汽车底盘动态载荷分析
基于多体动力学模型的汽车底盘动态载荷分析汽车底盘动态载荷分析是指对汽车运行过程中底盘所受到的外界力的分析和计算。
底盘动态载荷分析对于汽车设计和性能评估非常重要，能够帮助工程师优化底盘结构和悬挂系统，提高汽车的稳定性和驾驶舒适性。
多体动力学模型是进行底盘动态载荷分析的重要工具。
这种模型将汽车底盘分解为若干个刚体，考虑刚体之间的运动学和动力学关系，通过求解刚体受力平衡和运动方程，可以得到各个刚体的位移、速度和加速度等动力学参数。
基于多体动力学模型，可以进一步分析和计算底盘所受到的各种力和力矩，从而得到底盘动态载荷。
底盘动态载荷主要包括垂直载荷、纵向载荷和横向载荷。
垂直载荷是指由汽车自重和支撑力引起的底盘向地面的载荷，与底盘悬挂系统的刚度和阻尼特性有关。
纵向载荷是指由加速度、制动力和坡道等因素引起的底盘车轮在纵向方向上的载荷，与刹车系统和传动系统的特性有关。
横向载荷是指由于车辆转弯时产生的底盘侧向加速度引起的车轮在横向方向上的载荷，与悬挂系统和转向系统的特性有关。
在进行底盘动态载荷分析时，首先需要建立汽车的多体动力学模型。
这包括定义刚体的质量、惯性矩阵和几何特征，以及建立刚体之间的连接关系和刚性约束。
然后，在给定外界力和车辆运行状态的情况下，通过求解刚体的运动学和动力学方程，可以得到各个刚体的位移、速度和加速度等动力学参数。
最后，根据底盘各部分的刚度和挠度特性，可以进一步计算得到各个部分所受到的载荷大小和分布情况。
汽车底盘动态载荷分析具有以下几个应用方面：1.汽车设计和优化：通过分析底盘动态载荷，可以评估和改进底盘结构和悬挂系统，提高汽车的稳定性和驾驶舒适性。
例如，可以根据底盘动态载荷分析结果优化悬挂系统的刚度和阻尼特性，以提高底盘对不同路况下的适应能力。
2.压力传感器布置优化：通过底盘动态载荷分析，可以确定在底盘不同部位安装压力传感器的最佳位置。
这有助于有效监测和控制底盘载荷的分布和变化，提高车辆安全性。
混凝土路面动态荷载下的变形及损伤机理研究
混凝土路面动态荷载下的变形及损伤机理研究一、研究背景随着城市化进程的加速，道路建设变得越来越重要，其中混凝土路面是一种常见的路面结构。
但是，由于车辆的频繁行驶和不同类型车辆对路面的影响，混凝土路面的变形和损伤是不可避免的。
因此，研究混凝土路面动态荷载下的变形及损伤机理对于提高路面的耐久性和延长使用寿命具有重要意义。
二、研究内容1. 路面动态荷载下混凝土路面变形的研究研究混凝土路面在动态荷载下的变形是深入了解路面性能的关键。
动态荷载可以分为冲击荷载和振动荷载，它们对路面的影响是不同的。
通过对混凝土路面在动态荷载下的变形进行研究，可以了解路面的应力分布情况和变形特征，为路面的设计和改进提供理论依据。
2. 路面动态荷载下混凝土路面损伤机理的研究混凝土路面的损伤机理是导致路面损伤的根本原因。
路面损伤可以分为裂缝、龟裂和坑洞等不同类型。
通过研究混凝土路面在动态荷载下的损伤机理，可以了解混凝土路面的疲劳性能和损伤扩展的规律，为路面的维护和修复提供理论指导。
三、研究方法和技术1. 实验方法通过在实验室中搭建混凝土路面模型，使用动态荷载设备进行荷载试验，观察路面变形和损伤情况，并记录荷载试验过程中的应力和变形数据，分析混凝土路面在动态荷载下的变形和损伤机理。
2. 数值模拟方法通过有限元模拟软件对混凝土路面进行数值模拟，模拟路面在动态荷载下的变形和应力分布情况。
同时，建立混凝土材料的本构模型，模拟混凝土在动态荷载下的应力应变关系，进一步分析混凝土路面的疲劳性能和损伤机理。
四、研究结果1. 混凝土路面在冲击荷载下的变形和损伤机理实验结果表明，在冲击荷载下，混凝土路面会出现破坏和龟裂等损伤，路面变形主要是由于应力集中引起的。
数值模拟结果进一步表明，混凝土路面的变形和损伤与荷载强度、荷载频率和路面材料的性能有关。
2. 混凝土路面在振动荷载下的变形和损伤机理实验结果表明，在振动荷载下，混凝土路面会出现裂缝和龟裂等损伤，路面变形主要是由于振动引起的。
动载作用下沥青路面三维力学响应有限元分析
（ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｈ ｉ ｇ ｈ ｗ ａ ｙ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ５ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｕｓ ｅ ｔ ｈｅ ａ ｓ ｐｈ ａ ｌ ｔ ｐａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｉ ｔ ｓ ｄｕ ｒ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ，ａ ｍｏ ｄ ・ ｅ ｌ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈｅ ｄ ｂ ｙ ＡＮＳ ＹＳ ７ ． ０ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｎ ３Ｄ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｐ ｈａ ｌ ｔ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｕ ｎ ｄｅ ｒ ｔ ｈｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ａｆ ｔ ｅ ｒ ｇ ａ ｔ ｈｅ ｒ ｉ ｎｇ ，ｎ ｅ ａ ｔ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｉ ｔ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｃ ｋ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ， ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｎ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｒ ａ —
公路路面动态荷载下的疲劳性能评估研究
公路路面动态荷载下的疲劳性能评估研究摘要：公路路面疲劳性能是公路使用寿命的重要评估指标。
本研究基于工程实际需要，以公路路面动态荷载下的疲劳性能评估为研究对象，探究了疲劳载荷作用下的路面变形、裂纹扩展以及寿命预测等关键问题。
本研究采用有限元方法建立了路面疲劳性能评估模型，并通过实验验证了该模型的可靠性。
关键词：公路路面；疲劳性能；动态荷载；寿命预测；有限元方法1. 研究背景公路路面的疲劳破坏是公路使用寿命的主要限制因素之一。
公路车流量、车速等因素的增加，加上气温、湿度等自然因素的影响，常常导致路面出现疲劳破坏，进而导致公路使用寿命缩短甚至需要提前修复或更换路面。
因此，在公路设计、维护和管理中，评估公路路面的疲劳性能，预测公路路面的使用寿命，是非常重要的研究课题。
2. 研究内容本研究以公路路面动态荷载下的疲劳性能评估为研究对象，主要涉及以下内容：2.1 疲劳载荷下路面变形的分析公路路面受到动态荷载作用后，会产生变形，进而影响公路路面的疲劳寿命。
本研究通过有限元方法，建立了路面变形模型，分析了疲劳载荷下路面的变形特征，为进一步研究公路路面的疲劳性能提供了基础数据。
2.2 疲劳载荷下路面裂纹扩展的分析公路路面受到疲劳载荷作用后，容易产生裂纹，裂纹扩展进而导致路面破坏。
本研究基于疲劳断裂力学理论，建立了路面裂纹扩展的有限元模型，并分析了裂纹扩展的规律和特征。
2.3 路面疲劳性能寿命预测通过以上分析，本研究提出了路面疲劳性能寿命预测的方法。
采用VH疲劳损伤累积理论，建立了公路路面的疲劳寿命预测模型，预测了不同疲劳载荷下路面的使用寿命。
3. 研究结果通过有限元模拟和实验验证，本研究得出如下结论：3.1 公路路面在疲劳载荷作用下会发生变形和裂纹扩展。
3.2 使用有限元方法建立的公路路面疲劳性能评估模型可靠性高。
3.3 采用VH疲劳损伤累积理论预测的公路路面使用寿命比较准确。
4. 结论本研究以公路路面动态荷载下的疲劳性能评估为研究对象，结合有限元方法和实验验证，完成了公路路面变形、裂纹扩展以及寿命预测等关键问题的探究。
车辆动荷载作用下路面结构动响应分析最后祥解
载重对沥青路面结构动力响应影响分析
1、载重对竖向位移响应影响
对于沥青路面层同一深度，载重的增加与沥青路面竖向位 移的增加呈正比例关系。
竖向位移随载重变化曲线
2、载重对垂直动应力的影响
垂直动应力随载重的变化曲线
沥青路面层4cm处垂直动应力随超载率的变化曲线
3、载重对动应变的影响
弹性应变和塑性应变是组成动应变的最主要的两个部分， 不同轮载作用，动应变将随之发生变化。由图可知，路面路 基的应变，随着荷载的增加，都在增加。
研究现状
现有的沥青路面结构设计理论中，通常采用 静态加载模式设计路面各结构层厚度。这种方法 适用于车速较低、车载较小的情况，但随着汽车 工业的快速发展，车辆的速度越来越快，重型汽 车也越来越多，因此研究行驶的车辆对路面产生 动荷载作用下路面结构的力学响应具有重要的理 论意义和潜在的应用前景。
路面平整度Leabharlann 连续式平整度仪3、单向位移累积值VBI
单向位移累积值VBI是车辆在路面上行驶时后轴与车厢之 间的单向位移累积的总和与行驶的路面总长度之比，测试车 辆在路面上行驶时与路面相互作用产生振动，引起车厢和车 轴的相对位移，这样就可以通过感应器测量出汽车在行驶一 段距离后相对位移的总和，进而得出VBI值，单位cm/km。
垂直动应力σz沿横向距离的变化规律
2、沥青路面各层动态响应的水平动应力
水平动应力时程曲线图
荷载作用下，沥青路面 响应主要有压应力和拉应 力，而且是交替变化着。 路面层产生压应力，在路 面层顶部有最大压应力， 而后随深度增加从上往下 逐渐减小，到达底基层时， 压应力趋于零，拉应力慢 慢增大，在基层与底基层 结合部拉应力达到较大值， 到达底基层底部时拉应力 最大。
(4)沥青路面结构处于三向受压状态，产生破坏主要原因是 层间存在大量的剪应力；沥青路面结构层底拉应力是引起疲劳 破坏的最主要因素，且最大水平和横向拉应力均发生在底基层 底部，因此，路面结构的疲劳破坏将沿着路面结构深度从底基
路面结构的动荷载效应及对反分析结果的影响
编号 力学模型 0 1 弹性层状理论 静载有限元 动载有限元 弹性层状理论 静载有限元 动载有限元 弹性层状理论 静载有限元 动载有限元 48 " 44 48 " 97 39 " 08 39 " 93 39 " 04 38 " 66 34 " 66 33 " 80 38 " 20 15 42 " 71 41 " 12 31 " 79 34 " 20 33 " 25 33 " 42 28 " 95 28 " 03 32 " 78
在 路 面 结 构 无 破 损 检 测 中， 落锤式弯沉仪 （ FWD） 施加一个瞬间冲击荷载， 通过多个速度传感 器测量路面表面各点的弯沉值， 然后根据实测弯沉 目前大多数的 . 但是， 反算方法都是以静荷载下的弹性层状理论为基础 的， 这显然与 FWD 的实际加荷情况不同 . 动荷载给 路面结构带来附加的影响， 如惯性和共振等 . 文献 指出荷载的动力学效应会显著地影响路面结 ［2， 3］ 构的弯沉盆数据， 尤其对于路基浅层存在刚性下卧 层的路面结构， 忽视动载的影响必然会影响反分析 盆反算路面结构层的模量
［4］ 述 FWD 的加载过程 . 其函数表达式为
（4） 0 r > a， t> T 式中 a 为荷载圆半径 （ m） ； （ Mpa） ； T p 0 为荷载峰值 为加荷总时间 （ ms） . !.$ 有限元模型 采用有限元方法分析时， 路面结构可看作是轴 对称体， 考虑到路面结构和荷载的对称性， 取结构的 一半进行分析 . 根据层状体系的基本假定， 本文的有 深度方向 10 m 作为计 限元模型采用水平方向 5 m、 算范围 . 采用轴对称平面四节点四边形环形单元 . 对 称轴上各节点只有竖向位移， 没有横向位移； 水平方 没有横向位移； 模型 向 5 m 处各节点只有竖向位移， 的最底部各节点既无竖向位移， 又无横向位移 （见图 1） .
FLAC3D模拟荷载对路面结构的影响
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald51DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.34.051FLAC3D模拟荷载对路面结构的影响①徐广富(北京市市政工程设计研究总院有限公司 北京 100082)摘 要：本文研究路面结构在荷载下的影响。
路面结构的分析道路设计的一个传统的课题，弹性层状体系是目前应用较为广泛的理论，但是该理论也存在较为明显的缺点，例如土基是弹塑性模型等，沥青砼也可以考虑采用蠕变模型，传统的力学分析在应对这些变化的时候的灵活性较差。
本文采用较为数值分析软件进行路面结构分析。
FLAC3D软件可以采用多种模型组合，受力分析合理，也是一种较为可靠的力学分析方法。
FLAC软件采用有限差分法计算，本次分析为简化模型，采用弹性模型模拟各路面结构层。
本次模拟了单轴双轮、单轴四轮载对路面结构的影响，并研究弹性范围内路基深度的变化对路面结构的影响。
模拟的结果较好的反应了各种反应状况，取得了较好的试验结果。
FLAC3D软件是一种有效分析路面结构的软件。
路面结构是一种随荷载数量、路基深度变化较为明显的结构体系。
关键词：路面结构分析 FLAC3D软件 数值分析中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)12(a)-0051-03①作者简介：徐广富（1977，4—），男，汉族，山东烟台人，在职研究生，高级工程师，研究方向：道桥隧道设计。
沥青混凝土路面指的是采用连续式或分批式拌合成的沥青混凝土作面层的路面。
经人工选配具有一定级配组成的矿料（碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等）与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。
路面结构分析道路设计中较为重要的部分，目前的路面结构设计和分析一般采用的弹性层状体系理论，受该理论假设的影响，目前的力学分析一般局限于传统的弹性力学范畴。
本次采用FLAC3D软件模拟路面、路基在车辆车载受水平、竖向荷载时的受力状态。
高速动车车轴的动态载荷分析与优化
高速动车车轴的动态载荷分析与优化简介：高速动车作为现代交通工具的重要组成部分，其运行安全性和稳定性对乘客的安全和舒适性至关重要。
车轴是高速动车的核心零部件之一，承载着列车的重量和动力传递。
为了确保车辆正常运行，必须对车轴的动态载荷进行分析与优化。
本文将重点介绍高速动车车轴的动态载荷分析与优化的相关内容。
一、动态载荷的定义与分析方法1.1 动态载荷的定义动态载荷是指车轴在运行过程中所受到的变化载荷，包括垂向力、侧向力和轴向力等。
1.2 动态载荷的分析方法动态载荷的分析方法主要包括理论计算和试验测试两种。
理论计算是通过建立数学模型，考虑列车的运行速度、曲线半径、车辆重量等因素，计算得出车轴所受到的动态载荷。
试验测试是通过在实际运行中对车轴进行监测与测试，得到车轴受力情况的真实数据。
这种方法通常通过安装传感器或测力仪器，对车轴的载荷进行实时监测。
二、动态载荷分析的影响因素2.1 运行速度车辆的运行速度是影响动态载荷的重要因素之一。
当高速动车以高速运行时，车轴所受到的动态载荷会显著增加。
2.2 车辆重量和布局车辆的重量和布局对车轴的动态载荷分布也有较大影响。
合理安排车辆的重心位置和货物的分布，可以使车轴承受的载荷趋于均衡。
2.3 车辆运行的曲线半径和坡度当车辆通过曲线或坡道时，车轴所受到的动态载荷会发生变化。
较小的曲线半径和陡峭的坡度会增加车轴的动态载荷。
三、动态载荷优化的方法3.1 材料优化通过选择较好的材料和加工工艺，可以提高车轴的强度和刚度，从而减小动态载荷对车轴的冲击。
3.2 结构优化通过对车轴的结构进行优化设计，可以减小车轴的质量和惯性矩，从而减小动态载荷对车轴的作用。
3.3 车轴系统的悬挂与减震设计合理的车轴系统悬挂与减震设计，可以有效减小车轴受到的动态载荷，提高车辆的平稳性和乘坐舒适感。
3.4 车辆运行控制系统的优化通过优化车辆的运行控制系统，控制车辆的运行速度和加速度等参数，可以减小车轴所受动态载荷的大小。
重载运输车辆动态载荷特性分析与优化研究
重载运输车辆动态载荷特性分析与优化研究随着经济的发展和物流业的不断壮大，重载运输车辆的使用率越来越高，给道路安全和基础设施带来了一定压力。
而重载运输车辆的动态载荷特性分析和优化研究成为了近年来研究的热点之一。
一、动态载荷特性重载运输车辆是指车辆的载重量超过了一定标准的车辆。
在运行过程中，由于载荷的变化而导致车辆动态载荷特性发生变化。
动态载荷主要指运载物品在车辆行驶过程中因路面起伏、弯曲、车速等因素而导致的载荷变化。
动态载荷会对车辆的性能、安全性和寿命产生一定的影响。
因此，研究动态载荷特性对于提升车辆的性能和安全性至关重要。
二、分析方法1. 数值模拟法数值模拟法是目前研究动态载荷特性的常用方法。
它通过计算机模拟分析，计算载荷位移、车辆行驶过程中载荷的变化等数据，来得出动态载荷特性的结果。
数值模拟法的优点在于可控性高、精度高、成本低等，可以满足多种分析要求。
但同时也存在一定的局限性，无法完美还原真实情况，对许多因素过于理想化。
2. 车辆试验法车辆试验法是在实际车辆上进行的一种动态载荷特性分析方法。
通过布置合适的测量装置，对车辆行驶过程中的载荷进行实时监测和记录，得到真实的动态载荷数据。
进而分析车辆在不同路况、载荷下的动态载荷特性。
车辆试验法可以更好地还原真实情况，具有准确性和实用性的优点。
但其成本较高，受场地和气候等多种因素影响，也存在一定困难。
三、优化研究重载运输车辆的动态载荷特性对于车辆的性能、寿命等方面产生重要影响，因此进行合理优化尤为重要。
车辆悬架的优化是当前优化研究的重点之一。
优化悬架系统可以提高车辆的舒适度和操控性，同时也能够改善车辆的动态载荷特性，增加车辆的稳定性和安全性。
此外，还可以优化轮胎型号、适当减轻车辆重量、合理调整货物装载方法等，进一步提升车辆的性能。
四、结语重载运输车辆动态载荷特性分析和优化研究是一个复杂的过程，需要多种方法和手段的综合应用。
通过数值模拟、车辆试验等多种方法，科学、准确地分析车辆动态载荷特性，以此为基础，进一步优化车辆悬架系统、轮胎型号等，可以有效提高车辆性能、安全性，为物流行业发展提供更加有力的保障。
路面平整度动荷载有限元分析及应用的开题报告
路面平整度动荷载有限元分析及应用的开题报告1.0 研究背景路面的平整度是直接影响行车安全和舒适性的重要因素。
动荷载是指由路面车辆行驶时所产生的振动荷载，其强度和频率与车速、车辆类型、路面形态等因素有关。
因此，对路面平整度动荷载的分析和预测对于路面设计和维护具有重要意义。
目前，基于有限元方法的路面平整度动荷载分析技术得到了广泛应用，该技术能够模拟车辆在路面上行驶时产生的振动荷载，并预测路面的疲劳寿命及其影响因素。
此外，该方法还可以用于评估路面结构的稳定性和耐久性，为路面设计和维护提供科学依据。
2.0 研究目的和内容本研究旨在开展路面平整度动荷载有限元分析及应用研究，具体包括以下内容：2.1 建立路面平整度动荷载有限元模型通过有限元软件建立路面平整度动荷载有限元模型，包括路面结构、车辆模型和动荷载分析模型等。
2.2 分析路面动荷载特性将车辆模型和动荷载分析模型加载到有限元模型中，分析不同类型车辆在不同车速下在不同路面上所产生的振动荷载特性。
2.3 预测路面疲劳寿命利用有限元分析结果，结合路面材料特性和疲劳寿命分析方法，预测路面结构的疲劳寿命，并分析影响疲劳寿命的因素。
2.4 优化路面设计和维护方案根据有限元分析结果和疲劳寿命预测结果，提出优化路面设计和维护方案的建议，为路面设计和维护提供科学依据。
3.0 研究方法和技术路线本研究将采用有限元模拟方法，基于有限元软件建立路面平整度动荷载有限元模型，并利用动荷载分析模型模拟车辆在路面上行驶时所产生的振动荷载。
另外，本研究还将采用路面疲劳寿命分析方法，结合有限元分析结果和路面材料特性，预测路面结构的疲劳寿命，并提出优化路面设计和维护方案的建议。
技术路线如下：1、获取路面、车辆及荷载等基础数据2、建立路面平整度动荷载有限元模型3、模拟车辆在路面上行驶产生的振动荷载4、预测路面疲劳寿命及其影响因素5、优化路面设计和维护方案6、实验验证与分析7、撰写论文4.0 预期研究成果本研究将建立路面平整度动荷载有限元模型，分析路面动荷载特性，预测路面疲劳寿命及其影响因素，并提出优化路面设计和维护方案的建议，为路面设计和维护提供科学依据。
三维路面激励下重载汽车三向轮胎力仿真分析
三维路面激励下重载汽车三向轮胎力仿真分析
高攀;刘大维
【期刊名称】《湖北汽车工业学院学报》
【年(卷),期】2016(030)003
【摘要】为研究车-路相互作用下路面的动态响应，通过改进谐波叠加法将二维路面谱拓展为三维空间路面谱，采用Matlab软件建立了三维随机路面模型，并在多体动力学软件ADAMS中建立了重型自卸车虚拟样车模型。
仿真分析了重型自卸
车以60 km·h-1行驶在B级三维随机路面时，各轴两侧轮胎法向力、侧向力及纵
向力随路面长度的变化规律。
仿真结果表明：三维随机路面激励下，各轴轮胎法向力绕各轴静载荷曲线上下波动，纵向力和侧向力呈正负交替变化的趋势。
该研究为今后分析重型汽车作用下路面的动态响应提供参考依据。
【总页数】4页(P11-14)
【作者】高攀;刘大维
【作者单位】青岛大学机电工程学院，山东青岛266071;青岛大学机电工程学院，山东青岛266071
【正文语种】中文
【中图分类】U461.1
【相关文献】
1.路面随机激励下的汽车振动仿真分析 [J], 汪小朋;刘文彬;黄俊杰;李振远
2.泥泞路面汽车轮胎附着力三维有限元计算 [J], 唐宏;刘小虎
3.三向轮胎力作用下路面动力响应分析 [J], 李韶华;杨绍普;李皓玉
4.不同路面激励下的汽车操纵稳定性仿真分析 [J], 刘文婷;徐延海;李浩;兰强
5.基于光纤光栅的轮胎-路面三向力测量传感器设计 [J], 周兴林;李俊;郭永兴;李明忠
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不平整路面车辆动荷载计算方法研究的开题报告
不平整路面车辆动荷载计算方法研究的开题报告一、选题背景及意义车辆在行驶过程中，路面不平坦会产生动荷载，严重影响车辆的安全性、稳定性和行驶舒适性。
不平整路面动荷载研究一直是交通工程及车辆工程领域的重要问题。
目前，国内外学者对该问题进行了大量研究，但仍存在着不足之处。
因此，本文旨在对不平整路面车辆动荷载进行深入研究，为车辆工程的优化设计提供参考依据。
二、研究内容和方法本文将着重研究车辆在不平整路面上的动荷载特性，并提出合理的计算方法。
具体研究内容如下：1. 分析不平整路面对车辆动荷载的影响机理；2. 建立车辆在不平整路面上的运动学和动力学模型；3. 提出车辆在不平整路面上的动荷载计算方法；4. 通过实验验证模型的正确性。
本文的主要研究方法包括理论分析和实验研究。
在理论分析中，将使用数学模型对车辆在不平整路面上的运动学和动力学特性进行建模和分析，并提出计算方法。
在实验研究中，将借助实验设备对车辆在不同路面下的动荷载进行测试和验证。
三、预期研究结果本文将通过对不平整路面车辆动荷载的研究，得出以下预期研究结果：1. 分析不同路面不平度对车辆动荷载的影响规律；2. 建立详细的计算模型，提出准确的计算方法；3. 解决车辆在行驶过程中产生的动荷载问题；4. 对车辆工程的优化设计提供参考依据。
四、研究意义与创新点本文对不平整路面车辆动荷载进行深入研究，不仅为车辆设计提供了重要的理论依据，而且对于保障道路交通安全与稳定性也具有积极的意义。
本文的创新点体现在以下几点：1. 对不平整路面车辆动荷载的研究进行深入分析，提出了全新的计算方法；2. 通过实验验证模型，得出了准确的计算结果；3. 填补了国内对不平整路面车辆动荷载研究的空白，提出了符合我国实际的解决方案。
五、研究进度安排本文的研究进度安排如下：第一年：1. 理论分析不平整路面对车辆动荷载的影响机理；2. 回顾国内外相关研究文献，总结已有研究成果；3. 建立车辆在不平整路面上的运动学和动力学模型。
车辆动态荷载系数的主要影响因素分析
车辆动态荷载系数的主要影响因素分析孙吉书;梅林健;杨辉;解帅【摘要】In order to make up the shortage that taking the vehicle dynamic load as static load in current specification,a quarter-vehicle vibration model was applied to analyze the influential law of dynamic load coefficient by pavement roughness' s surface amplitude and wave length,speed,loading rate in this paper.The results show that vehicle dynamic load coefficient would increase with the increase of axle load and pavement roughness' s surface amplitude,and would decrease with the increase of loading rate.There has the tendency that the vehicle dynamic load coefficient wou1d decrease with pavement roughness' s wave length.These achievements can provide some necessary load parameters for pavement design.%为了弥补现行规范将车辆荷载的动态荷载简化为静载的不足,本文应用四分之一车辆振动模型,系统分析了路面不平整度的振幅、坡长、车速、装载率等主要因素对动态荷载系数的影响规律.结果表明,车辆的动态荷载系数随着车速、振幅的增大而增大,随着装载率的增大而减小,随着路面坡长的增大而有减小的趋势.文中的研究成果可以为路面设计提供必要的荷载参数.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2017(039)012【总页数】4页(P60-62,65)【关键词】公路工程;动态荷载系数;装载率;平整度【作者】孙吉书;梅林健;杨辉;解帅【作者单位】河北工业大学土木与交通学院,天津300401;河北工业大学土木与交通学院,天津300401;天津滨海新区高速公路投资发展有限公司,天津300450;河北工业大学土木与交通学院,天津300401【正文语种】中文【中图分类】U4160 引言无论是沥青路面还是水泥混凝土路面均不可能完全平整，因而行驶在路面上的车辆不可避免地会产生一定的振动，从而使得作用于路面结构上的车辆荷载是明显的动态荷载，而不是现行规范中所简化的静态荷载模式[1]。
基于虚拟耐久路面的动态载荷分解方法研究
基于虚拟耐久路面的动态载荷分解方法研究邢如飞;刘艳华【摘要】提出了基于虚拟耐久路面动态载荷分解技术的关键路线,路面模型是通过激光扫描后获取与实际路面相同的高精度虚拟路面,结合精确的整车动力学模型与FTire柔性环轮胎模型,可获取与实车状态非常接近的零部件动态载荷,用于汽车零部件耐久性能的分析与优化设计.通过对比实车测试与虚拟仿真的轮心六分力数据,识别影响虚拟仿真精度的敏感因素,并通过虚拟验证最终获得较为精确的轮心六分力动态载荷结果.最后,以汽车底盘副车架为例,分别以试验与仿真的动态载荷进行耐久寿命分析,结果表明,基于虚拟耐久路面的动态载荷分解方法具有良好的应用前景,可根据不同的企业路试标准以及不同的质量保证的要求,对零部件疲劳寿命的虚拟仿真结果设定安全系数.虚拟耐久路面的应用可使零部件疲劳寿命预测提前,提高设计成熟度,降低开发成本,减少实车验证风险.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】11页(P39-49)【关键词】耐久路面;动态载荷;疲劳寿命;多体动力学【作者】邢如飞;刘艳华【作者单位】华晨汽车集团控股有限公司总经理办公室,沈阳110044;华晨汽车集团控股有限公司底盘工程室,沈阳110044【正文语种】中文【中图分类】TG156近年来，在竞争激烈的汽车市场中，为提高品牌影响力，树立可靠、耐久的品牌形象，汽车产品的质量保证期限不断延长，因此，如何提高产品的疲劳寿命越来越受到各大汽车主机厂的重视。
传统的室内台架耐久性试验与道路耐久性试验不仅周期长、费用高，而且很难快速找出问题根源。
借助CAE手段对汽车零部件进行寿命预测与优化逐渐在国内外汽车企业得到应用，最终实现整车的耐久性品质保证[1]。
在汽车零部件的疲劳寿命设计与优化过程中，零部件受到的动态载荷是耐久分析的关键因素之一，因此掌握准确的动态载荷变化情况是寿命设计的先决条件。
传统的动态载荷获取方法可分为3类：直接测量法、经验分析法和半经验分析法[2]。
路面基层对车辆荷载应力传递影响的数值分析
路面基层对车辆荷载应力传递影响的数值分析摘要：运用FLAC5.0软件，研究路面结构层中基层、底基层的厚度及模量对车辆荷载应力传递的影响。
研究表明，路面结构层中基层、底基层的模量对应力传递的影响较小，而厚度是影响应力传递的主要因素。
关键词：路面基层；应力传递；数值模拟自二十世纪六十年代以来，”强基薄面”的设计理念成功运用于工程实践[1-2]。
然而“强基”概念的提出，使得工程领域中越来越重视路面基层的强度与模量对公路整体安全使用性能的影响。
本文运用FLAC5.0软件，旨在研究路面结构层中基层与底基层的厚度及模量对车辆荷载应力传递的影响。
1 有限差分模型本文模型的建立参照丹东至拉萨国道主干线巴拉贡—新地段高速公路，车道宽26 m，双向四车道，每车道3.75m。
模拟中采用典型填方路基，高3 m，坡率1：1.5。
将路基简化为平面应变问题进行数值分析，取横断面的一半建立有限差分计算模型。
在数值计算模型中，模型垂直边界设水平约束，底部设竖向约束，其余三边为自由边界。
模型在竖直方向和水平方向边界按照各方向附加应力小于该方向自重应力的0.2倍来确定。
经过试算，竖向计算深度取23m，自路基边坡坡脚处向水平方向延伸17.5m。
划分网格自上至下、自左至右均为由密到疏。
有限差分数值模型如图1所示，图中i表示模型中水平节标号，图中向下箭头表示静轮载作用位置。
2 车辆荷载车辆荷载选用我国现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ-100的轮载，轮胎接地压力p=700kPa，车辆轴间距取1.82m[3]。
标准轴载每一侧的轮载用单圆荷载表示，当量圆直径为：D=0.302m[4]。
荷载模型设计为双车道同时作用有车辆荷载，车辆位于车道中央，将车轮荷载简化为0.302m（当量圆直径）的均布线荷载。
车辆荷载作用位置见图1中箭头所示。
3 计算参数根据路面结构层的不同性质和功能将其按照弹性层状理论等效为两层，把面层等效为一层，称之为路面结构上层；把基层、底基层和垫层等效为一层，称之为路面结构下层。
基于3D数字路面的整车耐久性能评价方法研究
基于3D数字路面的整车耐久性能评价方法研究孙成智;段向雷;翁洋;王光耀【摘要】In view of that the traditional road spectra acquisition method is limited by prototype vehicle test with long development cycle and can not effectively predict subsequent parameter changes and estimate the parame-ters of new vehicle make, a high-frequency model for tire and a 3D digital road surface model are established based on the traditional analysis on vehicle dynamic loads, and a method of virtual road spectra dynamic response analysis and durability performance evaluation of vehicle for the complete transfer path from road, tire, suspension to car body is proposed. By generating dynamic load based on 3D digital road, the durability performance of vehicle struc-ture can be estimated in early phase of project development. The results show that the method adopted can get the data rather close to road spectra data collected by. traditional wheel-center force transducer and effectively identify the risk locations of component and gradually eliminate road spectra data acquisition in development stage, achieving accurate estimation of structural durability in early stage of development.%鉴于传统的路谱采集方法受限于样车试验,开发周期长,且无法有效预测后期参数变化和评估全新车型,本文中在传统整车动力学载荷分析的基础上,建立了轮胎高频模型和试验场3D数字路面模型,提出了路面轮胎悬架车身的这一完整传递路径的整车虚拟路谱动态响应分析和耐久性能评价方法.通过生成基于3D数字路面的动态载荷,可在项目开发早期进行汽车结构耐久性能评估.结果表明,用此方法获得的数据与传统轮心力传感器采集的路谱数据相当接近,能有效识别零件的风险位置和逐步免除开发阶段的路谱数据采集,在开发早期实现结构耐久性精确评估.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2017(039)010【总页数】6页(P1211-1216)【关键词】轮胎模型;3D数字路面;虚拟路谱;载荷预测;疲劳耐久性【作者】孙成智;段向雷;翁洋;王光耀【作者单位】上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海 201804;上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海 201804;上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海201804;上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海 201804【正文语种】中文随着汽车行业竞争日趋加剧，如何在项目开发早期设计出满足苛刻道路耐久试验验证的产品，减少道路耐久试验出现问题，对减少项目开发时间和成本有重要意义。
车辆对路面作用随机动载荷的试验_刘大维
收稿日期: 2004 02 09 3 山东省自然科学基金资助项目 (项目编号:Q 99F11) 刘大维 青岛大学车辆工程系 教授, 266071 青岛市 陈 静 吉林大学汽车工程学院 讲师, 130025 长春市 霍 炜 青岛大学车辆工程系 讲师 陈秉聪 吉林大学 教授 博士生导师 中国工程院院士
第 7 期
荷载情况
空载
满载 超载 32% 超载 68%
汽车总质量 kg 装载质量 kg 前轴载 kN 后轴载 kN
7 020
30 576 38 220
15 280 8 060 45 276 104 468
17 880 10 660 48 020 127 204
20 760 13 540 50 176 153 272
a t var ious veloc ities
速度 v km ·h- 1
空载 满载 超载 32% 超载 68%
30
44199 55135 73131 105142
50
72154 61195 81193 111102
60
7918 66116 92195 113166
70
91107 71138 94112 118157
别是在车辆高速行驶情况下动载荷明显增大; 满载 和超载时动载荷随着行驶速度的增加增幅较平缓。
表 2、表 3 分别给出了由前、后轴头处垂直振动 加速度的均方根值计算得到的不同行驶速度时, 前、 后轴的法向载荷 (动载系数为两前轴头和两后轴头 垂直振动加速度均方根值的平均值)。
表 2 不同速度时前轴的法向载荷 Tab. 2 Norma l load of fron t axle
kN
80
98162 77129 103181 114107
路面车辆随机动荷载理论分析
简 化 成 纵 向 中心 竖 直 平 面 内 的 振 动 问题
另外
可 做 如 下假 设
。 。
路 面 纵 向 不 平 整 是 零 均 值 的 各 态 历 经 的平 稳 随 机 过 程
车 辆 的 车体 是 刚 体
,
车 辆 悬 挂 弹 簧 和轮 胎 弹 簧 的 阻 尼 特 性 是 线 性 的
口 日
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本文收稿 日期
年 月
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一
》
北 京 市展 览 馆 路 路 面 实 测 路形
路 面 车辆 随 机 动 荷 载理 论 分 析
通 过对 实 测 数 据 的 频 谱 分 析 和 统 计 回 归 分 析
,
可 得 到 路面 不 平 整 的 功 率 谱 密 度 函 数
口
二
车 辆 系统 的 激 励
。
车辆 系统 振 动 的 激励 主 要 来 源 于 道 路 表 面 的 不 平 整 性
市
、
根据我们 对 北 京 市
、
天津
黑 龙 江 省等 地 道 路 的 实 测 资料 表 明
。
,
路面 不 平 整 可 视 为 各 态 历 经 的 零 均 值 的平 稳 随
机过程
如图
所示
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行车作用下车速对路面动载荷的影响研究
行车作用下车速对路面动载荷的影响研究摘要：行车作用下对路面动载荷影响着行车舒适度和路面疲劳损伤寿命，为了研究评估动载荷对路面影响，基于车路整体考虑建立了二分之一车辆动力学模型，并在Simulink/MATLAB 中进行仿真，分析了路面不平度、车辆行驶速度等因素对路面动载荷的影响。
研究结果表明：在高等级路面下，随着车速的提高，动荷载的变化比较平缓；低等级路面下，车速的改变使得车辆施加给路面的动荷载增大的非常明显，同时动荷载系数也增大的非常明显。
该研究为车路耦合振动能量的传播、路面疲劳损坏维护提供了理论依据。
关键字：路面工程车辆动力学模型车辆速度动载荷Research on the influence of vehicle speed on dynamic load of road surface under driving actionFu zi-Jun1National Engineering Laboratory for Hig hway Maintenance Equipment, Chang’an University2Key Laboratory of Road Construction Technology and Equipment of MOE, Chang’an UniversityAbstract: The impact of the vehicle on the dynamic load of the road under the action of the vehicle affects the ride comfort and pavement fatigue damage life. In order to study and evaluate the impact of dynamic loads on the road surface, aone-half vehicle dynamics model was established based on the overall consideration of the roadway and was simulated in Simulink/MATLAB, and the influence of road roughness, vehicle speed and other factors on the dynamic load of theroad surface is analyzed. The research results show that under the high grade road surface, the dynamic load changes more slowly with the increase of vehicle speed; under the low-grade road surface, the change of the vehicle speed makesthe dynamic load applied to the road surface of the vehicle increase significantly, and the dynamic load coefficient also increases obviously. This study provides a theoretical basis for the transmission of coupled vibration energy of roadsand themaintenance of pavement fatigue damage.Keywords: Pavement Engineering, Vehicle Dynamics Model, Vehicle Speed, Dynamic Load0引言截止2017年底，我国公路总里程已经超越500万公里，公路交通成为交通运输的重要途径。
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2 基于数字试车场的整车动态载荷分析
根据试验场实车路试工况分类，选取结构性能主要
考核路面，建立数字路面模型库，如表 1 所示。
路面分类 耐久道路 误用道路
表 1 数字试验场结构道路模型库
3D 数字路面库 比利时石块路、搓板路、扭曲路、摇摆路、振动带、
破损道路 方坑、铁轨、减速坎、路沿
汽车技术
康华平，等hicle dynamic load responses, and the effects of changes for chassis tuning parameters on durability loads of chassis and
body are studied. The comparison with vehicle test results verifies the validity of this method. This method is applied to
汽车技术 · Automobile Technology
·2019 中国汽车工程学会年会（SAECCE 2019）优秀论文专题·
基于 3D 数字路面的整车动态载荷影响因素分析
康华平 段向雷
（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 201804）
【摘要】针对传统路谱采集方法试验周期长，无法采集误用工况并预测整车参数变化对底盘、车身动态载荷的影响等
misuse cases and predict the influences of the changes for vehicle parameters on the dynamic loads of chassis and body
structure. To solve this problem, a dynamic analysis method based on the digital proving ground is applied, to analyze the
Digital Proving Ground
Kang Huaping, Duan Xianglei （SAIC Motor Technical Center, Shanghai 201804） 【Abstract】The traditional method of road spectrum data acquisition is rather time-consuming and unable to acquire
孙成智[9]引入 3D 激光扫描方法建立结构数字路面
- 14 -
模型，并建立数字试车场动力学分析流程，系统分析了 试验场多条典型路面的轮心载荷。本文在此基础上，采 用数字试车场动力学分析方法，研究底盘主要调试参数 对整车动态载荷的影响规律，预估项目开发后期调试参 数变化对结构性能的影响，降低道路验证风险。
2.5
（b）方坑 图 1 比利时石块路和方坑工况
基于 ADAMS 二次开发，通过采集整车悬架运动学 和悬架弹性运动学（Kinematics and Compliance，K&C） 特性、路谱等静、动态试验数据，进行整车多体动力学分 析对标。 2.1 耐久工况载荷分析
analyze the sensitivity of chassis main tuning parameters, quantify the law of influences of parameters on vehicle dynamic
load under different conditions, thus rapidly pre- estimate the influences of changes for tuning parameters on chassis and
主题词：虚拟路谱 数字试车场 疲劳耐久 误用冲击 动态载荷
中图分类号：U463.341
文献标识码：A
DOI: 10.19620/ki.1000-3703.20190856
Analysis of Factors Affecting Vehicle Dynamic Load Based on the 3D
其中最为典型的耐久和强度误用道路是比利时石
性变形，暂不涉及极端工况下结构大变形的非线性问
块路和方坑，如图 1 所示。
题。其中方坑工况轮心纵向、垂向载荷时域曲线对比结 果如图 4 所示，左前轮心纵向力、垂向力峰值误差均小 于 10%。
10.0 7.5
数字试车场 路谱采集
轮心垂向力/kN
5.0
（a）比利时石块路
问题，采用数字试车场动力学分析方法，分析 3D 数字试车场环境下车辆动态载荷响应，并研究底盘调试参数变化对底盘、
车身耐久载荷的影响，通过与实车试验结果的对比验证了该方法的有效性，并利用该方法对底盘主要调试件参数的灵敏度
进行分析，量化各参数对整车不同工况动态载荷的影响规律，从而快速预估调试参数变化对底盘、车身耐久性能的影响。
body durability.
Key words: Virtual road spectrum, Digital proving ground, Fatigue durability, Misuse impact,
Dynamic load
1 前言
随着汽车动力学的发展，部分整车企业已在整车结 构性能开发中使用含轮胎、路面的数字试车场环境进行 车辆结构动态载荷分析。Joseph A. Schudt[1]、Hyung-Joo Hong[2]、Anton Riepla[3]、Nantu Roy[4]等人采用激光扫描方 法 建 立 数 字 路 面 模 型 ，分 析 轮 心 载 荷 功 率 谱 密 度 （Power Spectral Density，PSD）和底盘杆件力的载荷分 布。曹正林[5]、涂小林[6]、徐新新[7]、务运兴[8]等分别研究 了虚拟试验场（Virtual Proving Ground，VPG）和动力学 环境下的整车动态载荷。但目前对零件损伤的仿真研 究较少，无法满足整车结构耐久早期开发需要。