重载交通车辆轮胎-路表复杂接触应力模型研究

路面结构力学计算多采用双圆垂直均布静荷载作为结构的外力荷载,与当前重载交通车辆荷载对路面实际外力作用形式差异很大.论文分析了重载车辆荷载特征,在前人研究成果的基础上,建立轮胎-路表复杂三向接触应力作用大小与分布数学模型,为准确分析路面结构力学响应打下了基础.     

温度-移动荷载耦合作用下沥青路面结构力学响应研究

建立沥青路面结构有限元模型,计算沥青路面结构在一天内温度连续变化条件下温度场分布,在此基础上进行温度与移动荷载耦合,分析沥青路面结构在温度-移动荷载耦合作用下的力学响应。结果表明,沥青面层温度场在一天内的变化呈现先减小、后迅速增大、再减小并趋于缓和的趋势,基层以下路面结构层温度几乎不发生变化;在温度-移动荷载耦合作用下,路表最大竖向位移比不考虑温度作用时最大竖向位移增大8.60%,沥青层层底拉应变比不考虑温度作用时层底拉应变增大176.26%;车辆速度和轴重影响沥青路面的力学响应,随着荷载移动速度的增大,路表竖向位移减小、竖向压应力增大,随着轮胎接地压强的增加,路表横向压应力、竖向压应力和纵向压应力都增大。     

基于车-路系统分析的路面动力学研究方法

从车-路系统力学作用的角度出发，进行合理简化分解，提出从“车辆对路面的力学作用”和“路面结构力学响应”两方面，利用“车辆竖向振动荷载模型”、“轮胎-路表接触应力模型”以及“路面结构力学响应模型”3个子系统模型来进行路面动力学研究的技术方法。     

用于公路车-桥系统振动分析的精细化轮胎模型

为了解决当前公路车桥耦合振动模型中轮胎模型过于简化、车轮-路面接触力与桥梁响应计算结果不够精确的问题,提出了一种精细化轮胎模型.首先基于车辆橡胶轮胎的几何、力学特征,建立了径向弹簧力学模型并进行了理论推导;然后考虑轮胎与路面接触面的刚度分布特征和高速状况下轮胎的惯性力,提出了轮胎接触面分布刚度的计算方法,保证了轮胎接触...     

长大纵坡路段轮胎接地压力分布的研究

轮胎形式与长大纵坡对于沥青路面的影响难以通过目前的均布荷载的分析得出,从而会低估荷载对路面造成的损伤.为此,利用有限元软件建立载重子午线轮胎与纵坡路段路面结构耦合的有限元模型,分析不同坡度条件下的轮胎接地压力分布,并模拟车辆爬坡过程,分析一定坡度条件下车辆受不同牵引力作用的轮胎接地压力分布.结果表明,通过建立轮胎-路面耦合的有限元模型,在路面模型建立过程中通过设置纵坡进行长大纵坡段轮胎接地压力分布的研究,在长大纵坡条件下的行车荷载对于路面的作用力在切向以及法向上都呈现出非均布特征,数值也都大大高于标准胎压.在坡度为6％,考虑牵引力系数为0.5时,坡面切向接地压力最大值达到法向接地压力最大值的95％,即达到1.23 MPa.     

瞬态动荷载对柔性路面的影响

采用连续变化的局部接触应力来描述轮胎-路面接触面内的瞬态动荷载,研究了瞬态动荷载对柔性路面的影响。把瞬态动荷载模型成功地应用于三维有限元分析,计算了柔性路面在双轮组一次作用下的动态响应。计算结果表明,柔性路面在不同路面温度下的响应依据力学分析模型是准静态或动态的改变,动态模型中考虑到了质量惯性力和阻尼的作用。并且,采用动态分析的路面响应时间历程与实际的相似程度比较高,如果忽略质量惯性力和阻尼的作用,HMA层底拉应变和路基顶面的压应力计算值会变小。     

随机荷载作用下沥青路面应力应变分析

应用有限元软件ABAQUS建立轮胎/路面结构模型,研究轮胎与路面的接触印迹及随机荷载下沥青路面三维结构应力、应变变化特征。结果表明:沥青路面竖向、横向、纵向应力应变随荷载的非线性增加而非线性增加,随路面深度增加应力应变逐渐减小,在沥青路面的上面层和中面层出现应力应变集中现象。在荷载作用分析点,竖向、横向及纵向应力最大应力值出现在上面层,竖向应力最大,横向应力次之,纵向应力最小;竖向和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,纵向方向反复的拉压变形,可能是导致路面轮迹带材料产生疲劳损坏的原因。沥青路面结构应力应变受温度变化、荷载等多种因素影响,残余应变恢复时间延迟体现沥青材料的黏弹性特征。     

车辆荷载对沥青路面损坏的影响分析

基于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应力。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。     

基于不同行驶状态下轮胎-路面接触应力响应研究

为获取不同行驶状态下轮胎与沥青路面之间应力响应特征,鉴于ABAQUS中提供的稳态滚动研究模块,建立了轮胎-路面-路基结构一体化的三维有限元计算模型,考虑了轮胎的稳态滚动和路基回弹模量的应力相关性。通过设置轮轴的平动速度和轮胎的转动速度来实现车辆的牵引、制动及侧滑,研究了自由滚动和全加速滑移状态下,摩擦系数对轮胎路面之间应力响应特征。研究结果表明当车辆处于自由滚动状态时,不同的摩擦系数对路面的接触应力影响较小。而对于全加速滑移状态则影响较大,摩擦系数越大,接触应力值越大,沥青路面疲劳寿命值反而越小。因此,综合考虑路面疲劳性能和行车安全,在保证路面足够抗滑性能的基础上,摩擦系数应尽量设计成较小值。研究结果可为沥青路面结构抗滑性能设计提供参考依据。     

基于压力胶片技术的隧道纹理化路面抗滑性能研究

针对隧道水泥混凝土路面出现的抗滑性能不足的问题,从胎/路接触摩擦机理的理论分析出发,采用高精度压力胶片测试技术分别测试新型纹理化路面、沥青路面、刻槽路面及光滑水泥板上的轮胎接触应力分布,并根据相应的测试方法提出对应的评价指标。基于胎/路接触特性提出有效接触率指标评价轮胎接触界面的抗滑构造丰富度,以填补构造深度的缺陷。采用应力分布集中度指标描述轮胎接触应力集中效应,进而反映路表构造与轮胎橡胶的啮合作用。通过现场试验建立应力分布集中度与横向力系数之间的关系。结果表明:与传统上的认识不同,轮胎胎面橡胶与实际粗糙路面构造的接触为典型的点接触状态;有效接触率指标可以很好地表征汽车轮胎与路表构造接触的充分程度,随着路面构造粗糙度的增加,有效接触率下降;应力分布集中度指标与横向力系数之间呈现良好的线性相关关系;纹理化路面的粗糙构造对轮胎橡胶的嵌挤作用产生的应力集中有助于提高路面的抗滑摩擦系数,也进一步验证了纹理化措施对改善水泥混凝土路面抗滑性能的有效性。所选用的柔性压力胶片测试技术稳定可靠,操作简单,为水泥路面的抗滑性能评价与抗滑构造设计优化提供了新的思路。     

高模量与高黏沥青老化前后动态力学性能研究

为研究高模量、高黏沥青老化前后动态力学流变特性,优化性能评价指标,利用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对原样、RTFOT和PAV沥青进行了黏弹性能、抗车辙性能、抗疲劳性能及抗裂性能测试.结果表明:储能模量G'、损耗因子tanδ以及延迟弹性恢复指标εp/εL能够准确评价不同类型沥青老化前后力学性能,其中高模量沥青抗车辙能力和延迟恢复抗变形能力最佳,而高黏沥青抗疲劳和低温抗裂能力最优;但沥青抗老化能力基于不同力学流变指标的分析结果而异,对低温指标,高黏沥青优于高模量沥青,中、高温指标则相反.总之,对高模量、高黏等特征性显著的沥青建议选择合理试验参数,增加PAV或延长老化等作用条件,结合主导因素指标进行综合评价.     

工艺参数对铸造TiAl合金组织及性能的影响

试验研究了型壳预热温度和熔炼真空度对铸造TiAl合金择优取向层片组织和性能的影响。结果表明,较低的型壳预热温度和真空度有利于板状试样中柱状晶生长,进而生成择优取向的层片组织。择优取向的层片组织在沿层片取向的拉伸载荷作用下具有较好的强度和塑性,但溶解较多O2的试样屈服强度高、塑性低。     

承受正弯矩作用的钢-混凝土组合桥面板受力性能试验

东平大桥桥面板采用钢-混凝土组合结构形式,剪力连接件采用开孔钢板,混凝土中添加钢纤维。对1片处于正弯矩区域的组合桥面板进行试验,结果表明,这种形式桥面板在使用荷载作用下结构变形小,具有较大的刚度;在疲劳荷载下,结构的刚度衰减较小;结构破坏时具有较高的承载能力,安全储备较高。     

高速公路机电设备维护及管理探析

随着我国高速公路工程建设发展,与之相配套的机电设备系统维护和管理要求也在不断提升,因此怎样确保设备的正常运行是重点关注的问题之一。结合工作实践,探究了高速公路机电系统在管理以及维护方面存在的一些问题,对此进行了分析,并提出了高速公路机电系统管理及维护等方面的应对措施,促进提高高速公路管理的水平。     

动三轴CT条件下粗粒土填料的力学特性与细观力学性能分析

在多重环境因素长期作用下,粗粒土路基填料的动力特性会发生改变,目前对不同荷载频率、压实度及含水率下粗粒土填料的长期稳定性能尚缺乏统一认识。为了研究以上因素作用下粗粒土填料长期动力特性,采用大型动静三轴仪器开展粗粒土填料的三轴试验,同时运用工业CT对三轴试验前后2个阶段的试样进行断层扫描,分析不同荷载频率、压实度及含水率对粗粒土填料动力特征与损伤演化的影响规律。研究结果表明：循环荷载达到1 000次之前,为粗粒土填料颗粒之间的挤密阶段,以颗粒间的挤密压缩为主,横向膨胀为辅,颗粒间压缩挤密引起的密度增加量远大于试样横向膨胀变形引起的密度减小量;当循环荷载增加到1 000次以后,试样横向变形引起的密度减小量迅速增大,而由颗粒间压缩挤密引起的密度增加量减缓,并在之后阶段表现出稳定状态,试样从应变软化型向应变硬化型转变;荷载频率越高,试样表现出的回弹模量越大;高频率作用下应力-应变滞回圈曲线近似为线性,试样在高频率下其泊松比有所下降,材料的动能损耗降低;随着三轴试验的进行,横剖面局部颗粒受挤压程度增加,最终状态下扫描层内的CT值存在差异性,试样颗粒在循环荷载作用下存在挤密、错动、融合的现象。     

某大功率柴油机机械损失试验研究

为了获得某大功率柴油机的机械损失随机油温度和转速的变化规律以及各系统的机械损失组成比例,采用倒拖法进行了机械损失试验研究。试验表明,同一转速下,机油温度每升高10℃,平均机械损失压力减小约0.01 MPa;将倒拖法测得的机械损失通过Chen-Flynn模型进行修正,和油耗线法测得的平均机械损失压力相比,倒拖法更为准确;获得了各系统的机械损失分配比例,其中活塞连杆组的机械损失所占比例最大,活塞平均速度为11.7m/s时所占机械损失比例达65.5%。     

机械传动车辆起步及连续加速过程性能仿真研究

基于部件的工作原理或试验结果,在Matlab/Simulink环境下,建立了某型机械传动车辆动力传动系统的模块化动态仿真模型,采用该仿真模型模拟了在不同驾驶模式下,车辆起步及连续加速过程中的动力性和燃油经济性。     

聚丙烯纤维混凝土力学耐久性能研究

通过试验研究聚丙烯纤维对混凝土的力学性能和耐久性能的影响,主要探讨聚丙烯纤维对混凝土立方体抗压强度、抗折强度、劈拉强度、脆性性能、抗渗性、抗冻性的影响规律,并进行机理分析,为纤维混凝土的理论研究积累试验数据,为聚丙烯纤维混凝土在工程中进一步推广和使用提供依据。     

机械设计基础课程思政课堂教学的探索与实践

新形势下,高校课程思政是一项系统性工程,需要立足学科文化及课程特色,最大限度深度挖掘专业课中所蕴含思想政治素养,将立德树人的根本落实到实处。在全过程的视野下,建立"三全育人"的发展格局,解决思政教育的"孤岛"困境。梳理课程中所蕴含思政教育元素,将社会主义核心价值观等,融会贯通到思政课程的整个教学过程当中,深化探索与实践,帮助学生获得更好的就业前景。因此,本文以机械设计基础课程为切入点,首先提出需要探究的问题与内容,之后,立足实际,针对性的建立思政课堂教学实践路径。     

单跨复合圬工圆弧拱受力特性分析研究

随着交通量的增大和结构自身承载力的降低,越来越多的石拱桥不能满足使用要求。作为我国重要的文化遗产,石拱桥的保护尤为重要,因此对石拱桥的改造和仿制还原得到了越来越多的应用。石拱桥改造和仿制常采用新的结构体系,在新的结构体系里通常用其他构件和石拱圈协同受力,共同承担外部荷载。改造后的结构是石-混凝土复合拱桥,对于复合拱桥的受力机理,目前研究较少。该文以某石拱桥消险改造工程为背景,研究石-混凝土复合拱桥的受力性能,可供同行参考。