● 摘要
近年来车辆与路面相互作用的研究越来越引起人们的关注，已发展成一个新的科学分支，它主要研究车辆、道路以及它们相互作用的动力学问题，其中相互作用问题是现阶段研究的相对薄弱环节。车辆动载荷是路面损坏的主要原因，重型车辆由于其载重量大，对路面的载荷大，已成为车路相互作用研究的重要对象。本文以行驶中的重型车辆和路面为对象进行研究，主要内容包括以下几部分： （1）建立四分之一重型车辆的纵向和垂向联合振动模型，并进行仿真，得到车辆载荷与速度和路面不平度之间的关系。研究表明在车－路相互作用分析中，车辆的纵向和垂向动载荷随车速和路面不平度的增大而增大，尤其在C级路面，纵向动载出现大幅增长现象。 （2）用无限单元模拟路面两端的约束条件，建立路面多层体系的有限元模型，用仿真得到的纵向和垂向载荷进行移动加载，在Abaqus/Standard模块中进行动力学分析，得到了速度改变时C级路面各层的变形情况。对单一垂向载荷加载和两向载荷加载进行了对比分析，得到两向载荷加载后，纵向位移改变量最大。并对C级路面不同速度进行了对比分析，得到路面的响应量随速度的变化情况。 （3）根据七自由度整车模型，建立稳态整车转弯动力学模型，通过仿真得到C级路面上车速增加和簧载质量增加时的纵向、侧向和垂向载荷变化特性。 （4）建立适合整车模型使用的路面有限元模型，用动力学仿真得到的转弯时各车轮载荷加载，然后进行路面的载荷受力分析。对不同车速工况下进行对比分析，得到C级路面纵向、侧向和垂向位移、应力、应变响应量都随车速的增加而增大；在速度为15m/s时，对不同的簧载质量进行了对比分析，得到C级路面各响应量随簧载质量增加近似呈线性增加现象。 本文的计算和分析结果对于悬架的结构设计分析以及高速路面的设计管理养护有工程应用价值。