论文摘要
随着高等级公路运输当中车速高、载重大的大型运输车的普遍采用,不但降低了车辆的运输成本,而且也提高了其运输的效率。但另一方面,也加快了道路路面的破坏,降低了道路的使用寿命。由车轮动荷载引起路面结构的动态响应更加显著,由此产生的材料松散、疲劳开裂等动态破坏模式在路面早期损坏现象中变得尤为突出。车辆与道路之间相互作用的分析和研究已经受到人们的重视。本文对车辆与道路系统相互作用的动力学问题进行了研究,建立二自由度四分之一车辆模型、路基路面有限元模型和路面不平度输入模型。通过模态截断方法对路基路面有限元动力学模型进行了降阶处理并计算轮胎作用力与路面变形之间的传递函数,通过MATLAB编制出柔性路基路面弹性动力学有限元程序,解决随机载荷作用下路基路面响应的分析问题。在SIMULINK系统中,通过把路面输入模型作为激励,对车辆与路基路面之间耦合关系的传递函数模型进行了仿真,得到动态轮胎力作为响应。将这个随机动态轮胎力,加到动力有限元模型上,并引入动力计算的Wilson-θ法求出随机载荷作用下路基路面的响应。分析得到路基路面中竖向动应力随深度衰减规律；行车速度、基层刚度对动态轮胎力、路面动变形、车辆竖向加速度的影响以及动态轮胎力与路面动变形之间关系等。对车辆主动悬架控制策略进行了仿真研究。在保证汽车乘坐舒适性和操作安全性的前提下,通过LQG主动控制悬架系统,分析了LQG悬架系统对车辆动态轮胎力、车辆加速度、路面动变形响应的影响规律。从仿真分析结果中得出,主动悬架可以降低车辆对路面的动态载荷并能够减小路面的动变形。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题问题的提出及意义1.2 国内外研究现状及发展动态分析1.2.1 路面力学的研究现状1.2.2 车辆动力学研究现状1.2.3 目前在车辆—道路相互作用领域中存在的问题1.3 本文所做的主要工作1.4 本章小结第2章 车辆路面模型的建立2.1 车辆模型的建立2.1.1 车辆动力荷载特性分类2.1.2 双自由度车辆模型2.2 路面输入模型的研究2.2.1 频域模型2.2.2 时域模型:滤波白噪声2.2.3 随机路面激励时域仿真模型2.3 路基路面有限元模型2.3.1 路基路面有限元模型2.3.2 材料的本构关系2.3.3 运动方程2.3.4 动力方程求解方法2.4 车辆与路基路面竖向耦合模型2.5 本章小结第3章 MATLAB和有限单元法的运用3.1 MATLAB概述3.2 路基路面结构动载有限单元分析原理3.2.1 有限单元的选取3.2.2 三结点三角形单元有限元计算公式3.2.3 利用最小位能原理建立有限元方程3.2.4 单元刚度矩阵、单元等效节点荷载列阵3.2.5 结构刚度矩阵和结构结点荷载列阵的集成3.2.6 引入位移边界条件3.2.7 Wison-θ法求解运动方程3.3 本章小结第4章 车辆与路基路面相互作用仿真分析4.1 考虑到路面在动变形下的动态轮胎力4.2 模态截断技术对模型进行降阶4.2.1 路基路面动力模型降阶4.2.2 模态截段后路面位移和加速度传递函数bode图4.3 在随机路面激励下车辆与柔性路面数字仿真4.4 在随机动载作用下车辆与路基路面相互作用仿真分析4.5 车辆对道路作用的仿真分析4.5.1 车速与动态轮胎力关系4.5.2 车速与路面动变形关系4.5.3 行车速度与车辆竖向加速度关系4.5.4 一定车速下动态轮胎力与路面动变形关系4.6 道路响应分析4.6.1 最大动应力沿深度方向衰减4.6.2 路基顶面最大竖向动应力与行车速度的关系4.6.3 相同条件下不同作用点下的道路竖向应力随深度变化情况4.7 本章小结第5章 车辆主动悬架控制策略的仿真研究5.1 主动悬架的概述5.1.1 主动悬架的简介5.1.2 主动悬架的控制理论5.1.3 主动悬架的发展趋势5.2 主动控制模型和控制系统的建立5.2.1 主动控制模型5.2.2 主动控制系统状态方程的建立5.3 LQG控制器的设计5.4 仿真计算5.5 仿真分析5.5.1 主动悬架和被动悬架轮胎力和道路动变形比较5.6 本章小结结论与展望致谢参考文献作者简介攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果
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标签：车辆模型论文; 路基路面模型论文; 有限单元法论文; 耦合论文; 控制论文;
