基于ANSYS-LS-DYNA車輛與柔性路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)三維有限元分析.pdf

1、本文針對(duì)車輛動(dòng)態(tài)荷載作用下柔性路面動(dòng)力響應(yīng)中的一些熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的研究，在借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，從多層粘彈性路面結(jié)構(gòu)入手，應(yīng)用三維動(dòng)力有限元的基本方法，結(jié)合有限元分析軟件ANSYS/LS—DYNA來(lái)分析車輛荷載作用下柔性路面的動(dòng)力響應(yīng)(主要包括動(dòng)位移、動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)變等)，得到了動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律和特性，對(duì)柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)有一定的指導(dǎo)意義。 本文主要探討和研究了以下幾方面的內(nèi)容： 1.利用兩自

2、由度車輛模型對(duì)車輛隨機(jī)振動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并建立路面平整度的頻域模型和時(shí)域模型，對(duì)路面不平度進(jìn)行功率譜密度(PSD)分析，探討了車輛隨機(jī)動(dòng)荷載與路面激振頻率、車速、路面波長(zhǎng)、路面標(biāo)準(zhǔn)波數(shù)譜密度之間的關(guān)系，結(jié)果表明：路面功率譜密度隨空間頻率提高或波長(zhǎng)減小而變??；當(dāng)W=2時(shí)，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(zhǎng)成正比； 2.針對(duì)柔性路面的基本物理力學(xué)特性，在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，利用層狀粘彈性理論，推導(dǎo)

3、并提出了多層粘彈性體系在移動(dòng)簡(jiǎn)諧沖擊荷載作用下動(dòng)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(shè)，建立了柔性路面結(jié)構(gòu)三維動(dòng)力有限元模型，成功地將ANSYS/LS—DYNA有限元?jiǎng)恿Ψ治鲕浖?yīng)用于車輛與路面相互作用的研究中，模擬并探討了路面結(jié)構(gòu)在兩自由度車輛荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，闡明了柔性路面在車輛動(dòng)荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律和特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在車輛動(dòng)荷載作用下，路面

4、結(jié)構(gòu)垂直動(dòng)應(yīng)力值最大，其次為橫向動(dòng)應(yīng)力，水平動(dòng)應(yīng)力最小，但在面層三向應(yīng)力差值并不大，隨著深度的增加，差值逐漸加大；垂直動(dòng)應(yīng)力隨著深度的增加而逐漸減小，水平和橫向動(dòng)應(yīng)力在橫向上隨著與輪載作用點(diǎn)距離的增加而減小并趨向零值；與三向動(dòng)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的動(dòng)應(yīng)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(duì)路面響應(yīng)的影響。分析結(jié)果表明：基層設(shè)計(jì)需要綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單增加基層模量并不是合理方案；提高