沥青路面车辆超载定义分析

传统意义上车辆超载是指车辆当前负荷高于该车型的额定载荷，实际上，由于轮胎接地压力并不是简单的圆形均匀分布，而是具有明显的非均匀性，因而两者计算出来的沥青路面力学响应很不一样．利用笔者实测的轮胎接地压力分布，分析了不同车辆轮胎不同胎压、不同负荷时，沥青路面结构层的力学响应，结果表明，不仅当车辆负荷超额时，路面结构的力学响应显著，而且当负荷不超额但轮胎胎压很高时，其对路面结构的影响也十分不利；同时，轻型货车负荷超载和（或）胎压超限时不利影响也不容忽视．     

重型货车轮胎接地压力分布实测

目前路面力学大部分相关研究都把轮胎接地压力简化为圆形均匀分布,这与实际有很大的差别.轮胎接地压力分布随着轮胎的胎压、负荷、花纹甚至使用年限的不同而有很大不同,且呈明显的非均匀分布.为此利用自主开发的轮胎接地压力测试仪,进行了重型货车不同花纹轮胎在不同轮胎胎压和不同负荷作用下的接地压力分布测量.     

刹车时轮胎动态接触压力的三维有限元分析

分析刹车状态下轮胎动态接触压力的大小和分布.采用三维有限元方法,把轮胎简化处理为实心,采用变形等效原则拟合轮胎的计算参数.结果表明:低胎压轿车轮胎刹车时接地形状近似为梯形,高胎压货车轮胎刹车时接地形状近似为矩形;负荷一定时,胎压升高,轮胎接触压力增大,胎压一定时,负荷增加接触压力也增加;刹车状态下轮胎接触压力大于静止状态下接触压力.有限元计算结果与文献实测结果较为接近,说明把轮胎简化处理为实心,采用变形等效原则拟合得出轮胎参数,进行轮胎的动态接触压力分析是可行的.     

沥青路面结构在非均布荷载作用下的三维有限元分析

轮胎与路面的接地形状更接近于矩形 ,且对路面的作用力也呈现出非均匀分布。采用三维有限元分析工具 ,分析了不同的沥青路面结构在不同车型及其不同荷载量、不同作用力分布形式下的力学响应分析。结果表明 :荷载的非均布特性对沥青路面结构的力学影响 ,要远大于均匀分布 ;从受剪特性来看 ,轻型货车对路面结构的影响 ,特别是当其超载时 ,是不容忽视的 ;路面结构的弯沉值并不能反映出路面结构的抗剪能力 ,相反 ,当路表弯沉越小 ,表现出路面整体强度越强时 ,其面层所承受的最大剪应力可能更大。     

荷载的非均布效应刘沥青路面表面裂缝疲劳寿命的影响分析

交通荷载和环境作用将会导致沥青路面产生表面裂缝,并且促使裂缝向下扩展,严重影响路面的使用性能.其中,交通荷载随着轮胎负荷及胎压的不同,呈现出非均匀分布,对表面裂缝的疲劳扩展产生不同的效应.本文采用三维有限元方法计算分析了荷载的非均布效应对表面裂缝应力强度因子的影响,并在此基础上应用Paris公式将非均布荷载对表面裂缝疲劳寿命的影响进行了分析.     

考虑非均布轮载效应时超载对沥青路面结构的力学影响

超载是中国公路上普遍存在的现象 ,而且超载时轮胎接地压力往往表现出非均匀分布特性 ,这将对路面结构产生很不利的影响。采用三维有限元分析方法 ,分析了柔性基层和半刚性基层的沥青路面结构 ,在不同的超载量情形下路面结构应力响应的差异。     

基于轮胎加速度信号的胎路作用力估算模型

研究重载卡车对道路的破坏机制能够指导道路的设计与养护，有效延长道路的使用寿命．其中，针对复杂重载荷作用下道路病害研究对轮胎路面作用力测量的需求，本文提出了一种复合工况下胎路三向力的建模估算方法．以11.00R20型全钢载重子午线轮胎为研究对象，经过对结构的合理简化，利用ABAQUS有限元仿真软件以参数化建模方法建立了轮胎有限元模型，并验证了模型的有效性；以不同的垂向载荷、侧偏角、纵滑率、轮速和胎压设置了多种复合工况，并对轮胎模型进行了稳态滚动分析，获得了轮胎同一断面内衬层上多个观测点的加速度响应信号；对采集的加速度信号进行了滤波处理，并对比了不同信号的响应程度，选取其中特征较为明显的信号作为观测加速度信号；提取了观测加速度信号的特征，并结合胎压和轮速作为输入，建立了基于卷积神经网络(CNN)的复合工况下胎路三向力的回归解析模型；以模型对15个测试工况的估算结果，近似地描述了该模型的泛化能力，该模型下胎路三向力估算的平均绝对百分比误差均在7%以内，均方根误差不超过1 kN．结果表明，轮胎内衬层上的加速度信号与胎路作用力具有较高的相关性，基于加速度信号与卷积神经网络建立的模型能够有效地实现...     

乘用车子午线轮胎滚动阻力的有限元仿真分析

运用ABAQUS软件对185/60R15、205/55R16和225/50R17三种常用乘用车子午线轮胎的滚动阻力进行了仿真分析。讨论了各个材料组成部分对轮胎滚动阻力的影响。为提高计算效率,在仿真模型中利用边界约束取代轮胎与轮辋的装配。轮胎模型运用加强筋单元模拟轮胎复合材料的帘线结构,Yeoh材料模型描述橡胶材料,以获得不同结构、不同材料特性的轮胎在标准负荷和胎压下的滚动阻力。三个轮胎的仿真结果与转鼓试验的一致性表明,有限元方法可以对乘用车轮胎的滚动阻力进行有效的仿真评价。     

轮胎与水泥混凝土路面摩擦接触状况数值模拟

针对水泥混凝土路面抗滑性能缺乏定量分析和合理评价方法的问题,采用有限元分析方法,对轮胎与水泥混凝土路面摩擦接触状况进行了数值模拟,分析了荷载、路表构造、胎压和行车速度等因素对轮胎与路面附着系数的影响。结果表明:荷载、刻槽宽度和槽间距均对路面附着系数影响显著,而刻槽深度几乎对路面附着系数没有影响;轮胎的充气压力越低,轮胎与路面之间的附着系数越大;车速越快,附着系数越小,并由此回归出路面附着系数与充气压力、荷载、行车速度以及路面构造参数之间的关系式。     

行车荷载及路面结构对车辙影响的有限元分析

基于车辙的产生机理，采用实测轮胎接地压力，对柔性基层和半刚性路面结构内的剪应力进行三维有限元分析，结果表明，相同荷载条件下两种路面结构所受的剪应力有较大差异，水平力对剪应力亦有较大的影响；基层模量、面层厚度、面层模量对沥青层内的剪应力影响均比较显著．因此，为防治车辙，应该在路面设计时对路面结构组合类型的抗车辙能力进行充分的考虑，并严格控制超载．     

高胎压下机场环氧沥青道面结构动力响应分析

新一代飞机(B787和A350/380)轮胎充气压力普遍达到了1.5 MPa,这进一步加剧了重载高胎压对沥青道面结构响应的影响,而热固性环氧沥青混合料因其优异的力学性能成为重载高胎压条件下的理想选择.基于ABAQUS建立了考虑竖向接触应力不均匀分布的机场环氧沥青道面结构动力响应三维有限元模型,并利用现场足尺加速加载试验结果对模型进行了验证.在此基础上,就接触应力分布、轮胎充气压力大小、温度场分布和道面结构材料特性等因素对道面结构响应的影响进行了分析.结果表明:不均匀接触应力增大了道面结构响应量;重载高胎压条件下,从减少车辙和开裂的角度而言,环氧沥青铺装材料较沥清玛蹄脂混合料具有更好的适用性,但要注意防止中、下面层的塑性变形累积和环氧沥青层底的弯拉疲劳开裂.     

轮胎接触压力对沥青路面结构的影响

轮胎与路面间接触压力具有很明显的非均布性,根据轮胎胎面花纹的类型,提出轮胎对路面作用的荷载简化模型,并利用有限元计算分析不同荷载作用下的沥青路面结构响应,并与利用多层弹性层状体系理论计算双圆均布垂直荷载作用下的沥青路面的应力及弯沉进行了对比。结果表明:轮胎与路面接触面的局部区域内,不同荷载模式的影响相当大,这对进一步解释路面面层的一些破坏现象提供了有益的参考。     

水平荷载对沥青路面结构的影响

轮胎与路面间的接触压力具有很明显的非均布特性,不同于传统的双圆均布垂直荷载。根据轮胎胎面花纹类型,并参考接触压力的测试结果,提出车轮对路面作用的荷载简化模型。通过计算分析,得到不同水平荷载大小和荷载分布形式下路面结构内的剪应力变化情况。结果表明,水平荷载的大小对路面10cm内的影响较大。     

轮胎接地压力静态测试仪的开发

轮胎接地压力测试方法主要是压力传感器法．对沥青路面结构力学特性的研究来说，已有的轮胎接地压力测试装置及测试结果有一定的特点和局限性．基于这些考虑，开发了一套轮胎接地压力静态测试仪．该测试仪是一种单点测试法，并将压力传感器置入沥青混凝土，很好地模拟了实际路面结构的受力特性．实际测量结果表明该仪器准确可靠。     

沥青路面力学响应影响因素敏感性分析

以修正的Burgers模型作为沥青混合料本构模型,通过有限元软件分析了荷载大小、加载方式以及面层材料对路表竖向位移、底基层底面水平应力、面层内剪应力以及路表轮迹处竖向应力的影响.结果表明:荷载大小为影响沥青路面应力场和变形场的最主要因素,胎压1.0MPa较0.7MPa的作用效果增大40%,随着荷载的继续增大作用效果将继续增大;沥青路面的主要承重部分为基层以下的结构体,面层材料的类型和力学参数对沥青混凝土路面力学响应影响相对较小.该研究可以为沥青路面的优化设计与力学分析提供一定的理论指导.     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价研究

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。