復(fù)雜輪胎力作用下瀝青路面力學(xué)行為研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和地區(qū)間人貨交流數(shù)量的增加，公路運輸正向快速和重型化發(fā)展，車輛的高速重載現(xiàn)象日益嚴重。結(jié)合這一背景，有針對性地開展重交通荷載作用下的瀝青路面力學(xué)行為研究，是道路工程學(xué)科和公路交通建設(shè)管理領(lǐng)域的迫切需求。在多數(shù)的路面力學(xué)行為研究中，輪胎力都被簡化為靜態(tài)均布垂向荷載，不能很好地適應(yīng)重交通動態(tài)荷載作用下瀝青路面設(shè)計與路表早期病害機理研究的特殊需求。將水平向輪胎力引入路面模型，以揭示復(fù)雜輪胎力作用下的路面力學(xué)行為，對于豐富

2、和發(fā)展道路設(shè)計理論具有重要理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　本文以復(fù)雜輪胎力及其作用下的瀝青路面力學(xué)行為為對象，基于多體動力學(xué)方法和有限元方法分別建立了車輛、輪胎和道路的仿真模型，結(jié)合我國公路運輸中車輛和道路的典型工況，從車輛-道路相互作用系統(tǒng)的角度進行了輪胎力和路面力學(xué)行為的研究，較全面地分析了車輛使用參數(shù)對輪胎力空間分布、路面動力響應(yīng)及路面典型病害的影響。通過研究，得出以下主要結(jié)論:
　　(1)輪胎接地壓力可表達為三個方向的

3、分力，即垂向接觸力CPRESS、縱向摩擦力CSHEAR1、橫向摩擦力CSHEAR2。穩(wěn)態(tài)滾動條件下，上述三向接觸力同時存在。輪胎處于自由滾動狀態(tài)時，CSHEAR1和CSHEAR2與CPRESS處于同一量級。輪胎大部分的工作狀態(tài)接近自由滾動，在進行輪胎和路面力學(xué)響應(yīng)分析時不應(yīng)忽略CSHEAR1和CSHEAR2。在完全制動和完全牽引狀態(tài)下，CSHEAR1是水平向輪胎力的主要成分，CSHEAR2可以忽略不計。
　　(2)CSHEAR1和

4、CSHEAR2對路面面層的力學(xué)行為產(chǎn)生顯著影響，尤其是增加了面層的等效應(yīng)力幅值和TDC早期裂紋的等效應(yīng)力強度因子，而半剛性材料層底的拉應(yīng)力極值由垂向輪胎力控制，不受水平向輪胎力影響。
　　(3)不同的車輛使用條件將產(chǎn)生不同的輪胎力空間分布特征，控制負載、增大胎壓可有效改善輪胎的接地壓力分布;道路條件也對輪胎力產(chǎn)生重要影響，CSHEAR1對路面摩擦系數(shù)和縱坡較為敏感，CSHEAR2對道路橫坡較為敏感。
　　(4)在高速公路運輸