基于ANSYS-LS-DYNA車輛與柔性路面結構動力響應三維有限元分析.pdf

1、本文針對車輛動態(tài)荷載作用下柔性路面動力響應中的一些熱點和難點問題進行了較為深入的研究，在借鑒國內外相關研究成果的基礎上，從多層粘彈性路面結構入手，應用三維動力有限元的基本方法，結合有限元分析軟件ANSYS/LS—DYNA來分析車輛荷載作用下柔性路面的動力響應(主要包括動位移、動應力、動應變等)，得到了動態(tài)響應規(guī)律和特性，對柔性路面結構設計、施工和養(yǎng)護有一定的指導意義。 本文主要探討和研究了以下幾方面的內容： 1.利用兩自

2、由度車輛模型對車輛隨機振動進行了數(shù)值計算，并建立路面平整度的頻域模型和時域模型，對路面不平度進行功率譜密度(PSD)分析，探討了車輛隨機動荷載與路面激振頻率、車速、路面波長、路面標準波數(shù)譜密度之間的關系，結果表明：路面功率譜密度隨空間頻率提高或波長減小而變小；當W=2時，路面功率譜密度又與不平度幅值的平方成正比，所以不平度幅值大致與波長成正比； 2.針對柔性路面的基本物理力學特性，在現(xiàn)有研究成果的基礎上，利用層狀粘彈性理論，推導

3、并提出了多層粘彈性體系在移動簡諧沖擊荷載作用下動力有限元方程的數(shù)值求解的方法，突破了以往最多只能分析二層或三層彈性體系的局限； 3.根據(jù)柔性路面多層粘彈性體系假設，建立了柔性路面結構三維動力有限元模型，成功地將ANSYS/LS—DYNA有限元動力分析軟件應用于車輛與路面相互作用的研究中，模擬并探討了路面結構在兩自由度車輛荷載作用下的動態(tài)響應，闡明了柔性路面在車輛動荷載作用下的動態(tài)響應規(guī)律和特性，結果發(fā)現(xiàn)：在車輛動荷載作用下，路面

4、結構垂直動應力值最大，其次為橫向動應力，水平動應力最小，但在面層三向應力差值并不大，隨著深度的增加，差值逐漸加大；垂直動應力隨著深度的增加而逐漸減小，水平和橫向動應力在橫向上隨著與輪載作用點距離的增加而減小并趨向零值；與三向動應力對應的動應變也具有相同的變化規(guī)律； 4.利用建立的3-D有限元模型，探討了基層模量、行車速度、車輛載重等因素對路面響應的影響。分析結果表明：基層設計需要綜合優(yōu)化設計，簡單增加基層模量并不是合理方案；提高