轮胎接触构造分布对沥青路面降噪特性的影响

从轮胎与路面的噪声产生机理出发,采用主驱动轮式路面功能评价系统开展不同级配的沥青路面噪声特性研究;并基于胎/路接触特性提出路面降噪效果的评价指标。结果表明:胎/路接触界面的开口空隙率可以有效评价路面空气泵吸作用;相比沥青混合料内部空隙率和路表构造深度,轮胎有效接触界面的开口空隙率与路面噪声相关性更高,路面噪声随着轮胎接触界面的开口空隙率的增加而降低。建议混合料设计时适当增加4. 75 mm以上的粗集料比例(4. 75 mm筛孔通过率推荐为30%～33%),有助于提高沥青路面开口构造比例及其长期稳定性。建立轮碾作用下的路表开口空隙率与噪声A计权声压级的相关性模型,其相关性显著性水平达到0. 001,进一步验证开口空隙率指标的合理性。研究可为低噪声沥青混合料级配设计与降噪效果评价提供参考依据。     

液态甲醇微观结构的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对298 K,0.78 g/cm3的液态甲醇的蒸发潜热、自扩散系数、体系的微观构型、径向分布函数和甲醇分子间的氢键结构进行了模拟研究.结果表明,甲醇的蒸发潜热和自扩散系数的模拟结果与实验数据符合.采用计算机图形技术得到了体系达到平衡时其微观构型的物理图像;对氢键的结构分析表明,形成两氢键的甲醇分子的摩尔分数为77.39%,每一甲醇分子形成氢键的平均数目为1.902;形成氢键的两甲醇分子O…O—H取向角分布曲线在12.2°处出现峰值,取向角θ小于12.2°的甲醇分子的摩尔分数为57.39%,形成氢键的甲醇分子取向几乎呈线性分布;氢键的平均寿命为12.6 ps.     

汽车无级自动变速器接触摩擦条件的模拟

汽车无级变速传动是一种带式摩擦传动，摩擦系数是汽车无级变速器CVT（Continuously Variable Transmission）的重要传动参数，汽车无级自动变速器油CVTF（Continuously Variable Transmission Fluid）的摩擦系数受接触状态的影响较大。CVT金属钢带与带轮之间的接触近似为锥体和柱面的接触，因接触线较短，则沿接触线长度方向的曲率变化可以略去不计，这样可以将钢带与带轮的接触问题简化为一对轴线平行的当量圆柱体的接触问题来处理。以接触应力相等为等效的接触状态，采用环块摩擦实验机模拟的方法，对汽车无级自动变速器CVT带轮和钢带的接触条件进行了模拟。     

超薄膜流体摩擦的微观机制

为揭示超薄膜的特性与其微观结构的关系 ,运用分子动力学模拟的方法进行了研究。模拟系统采用云母晶面作为固体壁面 ,十六烷采用珠簧模型。模拟表明 ,超薄膜状态下流体出现了层状的类固态微观结构。采用固液比作为类固态与类液态的比例指标 ,发现等效粘度的上升是薄膜流体类固化造成的。模拟发现了摩擦力的非线性特性 ,这种非线性与超薄膜微观结构的变化具有较好的对应性     

纳米颗粒影响润滑膜摩擦特性的分子动力学

向润滑油中添加纳米颗粒可以降低摩擦系数,提高承载能力,但其中的物理机制并不完全清晰.采用分子动力学方法研究了理想摩擦副间纳米流体和基础流体摩擦特性的不同,着重探明纳米颗粒与基础流体的相互作用机制.研究发现在较高的载荷下纳米流体和基础流体均由液态转化成类固体,但纳米流体的相变压力明显高于基础流体;在相变点后,纳米流体表现出了良好的摩擦特性.纳米颗粒增强了润滑膜的承载能力,且在相变点后强化效果更好.最后对纳米颗粒改善润滑摩擦的物理机制做了详细的解释.     

探针作用下自组装膜的分子动力学模拟

用分子动力学模拟的方法研究了在金探针作用下沉积在金(111)表面的十六烷基硫醇自组装膜的纳米摩擦特性.整个模拟过程包括平衡、压缩和扫描3个阶段.结果表明,在压缩阶段,随着探针和膜之间距离的减小,和探针相邻近分子的倾角增大,势能也随之增大.在扫描阶段,膜出现连续滑移,且S层随着扫描方向被拖动,甚至被破坏.     

子午线轮胎静态接触特性分析与研究

采用ANSYS软件非线性分析技术，通过三维体单元、层单元和接触单元，建立了60系列的R15型子午线轮胎的三维有限元模型。根据相对运动的原理，使用Pilot节点控制刚性目标面压向轮胎，得到了在静态接触过程中轮胎各部位的形态变化、应力分布和接地区印迹分布，为进一步进行子午线轮胎的动态接触分析和结构优化设计奠定了基础。     

滚动轮胎接触摩擦行为的实验研究与数值分析

利用LAT 100型室内磨耗和牵引实验机测试橡胶轮试件在不同接触压力和滑动速度下的摩擦系数,得到表征胎面橡胶摩擦行为的摩擦定律.为验证所得摩擦定律的有效性,使用ABAQUS软件模拟考虑橡胶摩擦行为的橡胶轮试件稳态侧偏滚动过程,并将胎面橡胶摩擦定律应用于轮胎在较大侧偏角范围内侧偏滚动的
显式有限元模拟,考察了轮胎在不同侧偏角下的接地压力分布.结果表明,轮胎稳态侧偏响应的计算与实测结果吻合,且数值震荡控制在较小范围内.     

ZnO岩盐结构熔化特性的分子动力学模拟

利用分子动力学方法和经验势模型对岩盐结构ZnO高压下的熔化特性进行了研究．对ZnO闪锌矿结构常压下的熔化进行模拟,发现存在过热熔化现象,通过与实验比较得到其过热48％的结论,然后利用该结论修正得到了ZnO岩盐结构0-50GPa的高压熔化相图．其中岩盐结构ZnO高压熔化曲线在压力低于7GPa时和由Lindemann熔化方程得到的结果符合很好．     

考虑层间接触状态的沥青路面力学性能分析

为了研究不同层间接触状态的沥青路面力学性能,借助ABAQUS构建路面三维有限元模型分析了路面温度场下不同的层间接触状态对路面力学性能的影响,并建立了考虑层间接触状态的疲劳性能预估模型。研究表明：当深度路面在0.68 m以上,路面温度与深度呈三次多项式关系、路面深度在0.1 m以上时,路面温度与外界环境气温呈二次多项式关系;层间接触状态对沥青路面拉应力影响最大,剪应力次之,对竖向变形影响最小,低速、重载的车辆能使路面最大拉应力、最大剪应力、最大竖向位移分别增大90.0%、70.0%、63.2%;与完全连续状态相比,随着层间接触状态的劣化,沥青路面的疲劳寿命最大降低了75.6%。可见为延长路面的使用寿命,施工时应连续铺装压实,严格控制层间黏结质量。     

纳米尺度下对黏滑现象的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究了硅针尖在金刚石基底滑动的黏滑现象,讨论了纳米尺度下温度、滑动速度、载荷等因素对黏滑摩擦的影响.模拟结果表明,在纳米尺度下,原子排列规则的两固体间的滑动摩擦力呈现出周期性的锯齿型变化.摩擦力曲线的波动周期取决于滑动过程中基体沿滑动方向的晶格常数,同时受接触面原子排列结构变化的影响.在较低温度范围内,滑动摩擦力随温度的升高近似呈线性减小,对滑动摩擦力的波动周期和振幅影响不大.在一定速度范围内,滑动摩擦力主要受黏着作用的影响,滑动摩擦力的大小随速度的增大近似呈线性增大.在一定载荷范围内,滑动摩擦力随载荷的增大近似呈线性增大,振动周期变大.     

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。     

分子模拟技术在乳化沥青研究中的应用

利用分子模拟技术对乳化沥青的乳化和稳定机制进行研究。选用结构不同的基质沥青,基于改进的B-L法,构建三维无定型平均结构;利用分子模拟软件构建水/乳化剂/沥青体系进行分子动力学模拟;通过界面形成能、界面层厚度、扩散系数等参数研究沥青与乳化剂相互作用对油水界面性质的影响。结果表明:分子模拟技术能够有效表征乳化沥青乳化和稳定机制;随着乳化剂用量的增加,界面形成能增大、界面层厚度增加、分子扩散系数变小,乳化剂单层膜的稳定性增加,降低油水界面张力的能力增强;对于不同的沥青体系,具有高芳碳率、高环烷碳率、高芳香环缩合度、低烷基碳率的沥青与乳化剂的相互作用越强,界面形成能绝对值越大、界面层厚度越大、扩散系数越小,乳化剂降低沥青/水界面能量的能力越强。     

纳米粒子介电泳的分子动力学模拟

为研究微流体环境下纳米粒子的介电泳现象并分析其介电泳特性,采用非平衡态分子动力学方法对纳米胶体粒子及其周围溶剂粒子进行建模.介电泳模拟之前,通过对系统能量和温度的趋衡过程进行模拟,使纳米胶体所处的微流体系统达到稳定状态,并得出系统能量以及温度变化过程的趋衡图.对纳米胶体模型施加非均匀电场,使胶体电偶极化.变化非均匀电场强度,研究胶体模型失效的一般规律.发现随着非均匀电场强度的增加,小离子有不断脱离大离子表面的趋势,胶体模型失效的临界电场强度参数为Eo=15s/(eó).此外,对不同极性的纳米胶体的介电泳现象进行模拟,发现在正介电泳情况下,胶体的电偶极距不断增大,且电偶极距大的胶体有较大的介电泳速度和位移.     

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。     

彩色沥青路面耐久性探讨

结合某城市BRT彩色沥青路面工程项目,在室内试验评价的基础上,探讨胶结料和其它组成材料的性能要求和适宜的掺量,并提出彩色沥青混凝土参考的技术要求,希望得以改善彩色沥青路面的耐久性.     

沥青路面病害与施工工艺的控制

论述了当前沥青路面施工工艺存在的系统性技术缺陷，对由此导致沥青路面产生病害的原因进行了分析，最后提出了改进施工工艺的措施与控制技术。     

不同轮压与厚度下的半刚性橡胶沥青路面结构受力变形与仿真分析

随着国家雄安新区城市建设规划实施,按照雄安新区道路建设15年不小修的建设标准,河北省启动了全域路面加速加载试验装置开发与试验路评价研究专项.本研究采用全域路面加速加载试验装置测试直道半刚性橡胶沥青路面结构性能的各项指标,结合力学分析法与有限元建模计算分析层底弯拉应力与层厚.通过构建有限元模型,分析不同轮压下(0.7、0.9、1.1 MPa)的半刚性橡胶沥青路面各结构层间的应力应变变化规律及相同结构层不同轮压下的受力变形规律.结果表明,沥青路面作为粘弹性体,路面结构受力同时遵循能量耗散原理,自上而下逐渐减小.提出了半刚性胶粉改性沥青路面结构层在不同轮压、不同深度下的应力变化规律,得出了半刚性胶粉改性沥青路面各层在不同荷载下的应力值变化范围与半刚性水泥稳定碎石基层在不同荷载下的应力值变化范围.这些研究成果对今后雄安新区耐久性沥青路面建设起到了重要的理论支撑与技术指导价值.     

单晶硅纳米级压痕过程分子动力学仿真

对内部无缺陷的单晶硅纳米级压痕过程进行了分子动力学仿真,从原子空间角度分析了单晶硅纳米级压痕过程的瞬间原子位置、作用力和势能等变化,解释了压痕过程.研究表明:磨粒逐渐向单晶硅片的逼进和压入,使得磨粒下方的硅晶格在磨粒的作用下发生了剪切挤压变形,磨粒作用产生的能量以晶格应变能的形式贮存在单晶硅的晶格中(即硅原子间势能),因此硅原子间势能随着力的增加而不断增加,当超过一定值且不足以形成位错时,硅的原子键就会断裂,形成非晶层,堆积在金刚石磨粒的下方.当磨粒逐渐离开单晶硅片时,非晶层原子进行重构,释放部分能量,从而达到新的平衡状态.