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.     

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．     

多晶硅压力传感器

研制一种多晶硅压力传感器．它采用一氧化硅介质膜隔离代替ｐ－ｎ结隔离，提高了工作温度；通过控制掺杂浓度，改善了温度特性．实验表明，该传感器灵敏度高，工作温限高，温度漂移小．     

基于 MPXY8300 的 TPMS 传感器设计

针对如何提高轮胎压力检测系统（Tire Pressure Monitoring System,TPMS）无线传输效率以及减少 TPMS 的质量和体积以满足汽车轮胎平衡的问题,给出一种基于高度集成芯片 MPXY8300 的无线轮胎压力传感器设计方案。阐述了传感器的硬件电路设计和用 Smith 圆图进行无线发射电路网络匹配方法,给出 MPXY8300 软件设计及内部嵌入的固件使用方法。通过对传感器节点的实验测试,轮胎气体压力的最大测量误差为 ±7 kPa,温度测量误差为 ±2oС ,表明本设计具有良好的工作性能和准确度。     

绝缘体上硅高温压力传感器研究

采用有限元分析工具ANSYS完成了一种矩形弹性膜绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器的优化设计，制作出样品，并与相同结构、工艺的多晶硅压力传感器进行了对比测试。结果表明：1：2的膜片宽长比可以使SOI压力传感器的灵敏度达到220mV／MPa，远大于多晶硅压力传感器的灵敏度(约50mV／MPa)。此外，该传感器能够工作在200℃的高温环境中，有良好的长期稳定性，30d内的零点时间漂移为0．12％。     

实测重型货车轮载作用下沥青路面力学响应

利用自己实测的轮胎接地压力分布，分析了重型货车不同轮胎，在不同胎压和不同负荷作用下，沥青路面结构层的力学响应．分析发现，相同型号不同花纹的轮胎，对路面结构的力学影响并不相同；不仅车辆负荷超载时对路面结构有不利的影响，当轮胎胎压超过容许范围时，即使负荷不超过额定轴载，对路面结构的不利影响也十分显著．     

实现线性输出的单面推挽式硅电容压力传感器

介绍一种单面构造的工作于推挽方式的微机械硅电容压力传感器，详细论述了线性化设计原理和传感器制作工艺，测试结果表明，该传感器可以将线性度的提高一个量级。     

采用低频配置的新型胎压监测系统设计

在分析胎压监测系统工作原理的基础上阐述了手动配置轮胎压力传感器的不足,表现为气压降低、反复充气、效率低等方面。采用高、低频通信技术,设计实现了一种新的直接式胎压监测系统。该系统采用胎压专用传感器SP37和双模无线接收器MC33596分别完成轮胎内部信息的检测、发送和接收,通过低频触发实现各轮胎传感器ID的一键自动配置,软件上采用动态随机延时算法和节能策略,降低了多个传感器发生连续数据冲突的概率,延长了系统使用寿命。实际测试表明,该系统安装配置操作方便,跑车接收成功率可达到90％以上,具有很好的市场应用前景。     

基于PROFIBUS-DP的压力传感器设计

根据PROFIBUS-DP现场总线协议，采用支持该协议的专用芯片SPC3，设计了带有现场总线PROFIBUS-DP通讯接口的压力传感器的硬件电路和控制软件．传感器选用了带有温度补偿功能的高精度硅压阻式压力传感器MPX2100GP，从而提高了测量精度．该传感器具有信号采集和处理、数字通信等功能，可作为从站方便地接入PROFIBUS-DP现场总线控制系统．     

基于声发射与小波包理论的压力管道泄漏检测

采用声发射技术与小波包理论相结合的方法对管道泄漏点实现了精确定位．首先，对2个声发射传感器采集的数据信号运用小波包分解并重构得到不同频段数据．然后，对2个传感器分解信号的同一频段做互相关分析，比较并选取相关系数最大值对应的时间代入定位公式就得到了泄漏点的位置．通过数字仿真对比表明，该方法优于直接相关定位法，具有较强的抗噪声能力，提高了信噪比．实际测试结果表明，该方法具有高于94％的定位精度，可以用于实验压力管道泄漏的检测与在线监测中。     

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.     

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。     

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。     

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.     

基于离散元法的集料针片状含量对行车振动噪声的影响

为了给低噪沥青路面的设计与施工提供参考,研究了沥青路面的集料针片状颗粒含量对行车振动噪声的影响.通过理论分析、现场噪声测试和离散元模拟计算,论证了行车振动噪声与轮地接触压力的关系,提出利用轮地接触压力的波动性评价行车振动噪声的方法.采用离散元颗粒流软件PFC3D构建了4种不同针片状颗粒含量的沥青路面模型以及车轮模型,分别模拟车轮在不同车速下在这4种路面上的运动过程,并计算轮地接触压力,分析其波动性,进而评价行车振动噪声.研究结果表明,当针片状颗粒含量为0、10%和15%时,针片状颗粒含量与行车振动噪声之间没有明显的相关性;当针片状颗粒含量为20%时,其行车振动噪声要明显高于低针片状颗粒含量的路面.因此针片状颗粒含量过大,不仅会影响集料的施工和易性、降低混凝土强度等,还会导致较高的行车振动噪声.     

基于胎/路啮合作用的纹理化路面行车稳定性分析

为了给隧道水泥混凝土路面纹理设计提供指导,对路面进行纹理化参数设计试验,并以此来保证行车的稳定性,减少隧道行车的横向摆振效应。由于目前水泥混凝土路面纹理参数设计理论缺乏相应的依据,在分析轮胎与粗糙路面接触作用的基础上,基于压力胶片测试技术考虑胎/路啮合特性对车辆轮胎的转向阻力矩计算方法进行了优化。通过依托项目的隧道纹理化路面和室内试验,对四种不同路面的轮胎接触特性进行分析,提出一种基于实际测量的胎/路接触应力分布的原地转向阻力矩评价方法。结果表明:根据实测的轮胎接触应力计算得出汽车轮胎转向阻力矩,可有效地表征轮胎的转向阻力矩状态;纹理化水泥混凝土路面汽车转向阻力矩比沥青路面上高10%～20%,加之纹理化构造与轮胎纵向沟槽的啮合作用产生较大的侧向力矩,导致纹理化路面的行车稳定性较差;通过设置一定的刀组间距进而干涉轮胎与道路的接触界面,最终达到降低轮胎转向阻力矩的目的。     

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。     

沥青路面在半正弦荷载下的力学响应

研究轮胎/路面的接触印迹特征及随机荷载作用特点,采用ABAQUS软件构建路面结构三维有限元模型,对半正弦荷载作用下的沥青路面力学响应进行分析。结果表明,半正弦荷载作用下沥青路面的上面层和中面层出现应力应变集中,应力应变值随路面深度的增加而逐渐减小;沥青路面的竖向、横向及纵向应力最大值均出现在上面层,且竖向应力最大,横向应力次之,纵向应力最小;竖向、横向应变最大值出现在上面层,纵向应变最大值出现在上-中面层,且路面结构内部出现反复的纵向拉-压变形,这很可能是沥青路面轮迹带附近材料产生疲劳损坏的根本原因。另外,荷载作用时间和路面温度对沥青路面应变的影响要大于其对应力的影响,路面温度的升高导致应变增大且延迟了残余应变的恢复时间。