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1、上海交通大学硕士学位论文高速公路车辆－道路耦合振动的建模与分析姓名：王颖轶申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：黄醒春20050201上海交通大学硕士学位论文高速公路车辆道路耦合振动的建模与分析摘要随着高速公路的日益普及路网重载车辆及交通流密度的急剧增加高速公路路面动力学特性车辆振动特性路面路基变形及其耐久性等成为工程领域面临的重大理论与技术问题迄今人们在公路交通系统的振动特性数值模拟道路不平顺的原位实测等做了大量的研究工作取得了许多有实用价值的成果但在考虑车辆路面路基三维多刚体弹性耦合分析探讨路面不平度对道路结构振动特性影响路面及路基动力学参数
2、对其自身振动影响等方面的研究还缺乏系统性尚有许多有待解决的问题本文将在充分考虑车辆减震体系路面路基结构特点以及车辆路面耦合特点的基础上通过建立合理的动力模型将路面路基处理成弹性介质建立系统的振动模拟方法具体工作如下1.将车辆结构视为二系悬挂体路面及路基处理成层状异性弹性介质从而建立多刚体弹性耦合三维数值模型为路基路面材料性状对系统振动特性尤其是道路结构自身动力响应分析提供可能性2.推导了车辆路面路基耦合振动基本动力学方程以及路面I上海交通大学硕士学位论文和路基单元离散状态下的三维有限元数值方法表达式3.采用Newmark-b时域分析方法自行编写完成了
3、三维耦合分析有限元数值程序该程序具有单车行驶多车行驶荷载拟合功能路面路基材料物理力学性质的分区赋值及按单元赋值功能为模拟分析路面结构及路基各向异性特性提供可能同时该程序可方便地模拟计算车辆道路系统各部分的位移场应力场以及加速度时域分布可望为路面结构疲劳损伤分析路面不平度强化分析提供支持4.比较系统地分析了路面不平顺车辆行驶速度车辆与路面之间弹性系数的变化等不同工况条件下车辆路面路基与路面交界面单元的位移及加速度变化本研究所完成的建模及有限元分析程序具有一定的普遍性和易拓展性其模块的计算功能可方便地推广应用于三维刚弹耦合分析的复杂动力学问题几种常用工况
4、动力模拟结果较好地反映了系统振动的基本特性和规律对实际工程有一定的应用参考价值关键字高速公路多刚体弹性耦合建模有限元编程数值分析系统参数影响II上海交通大学硕士学位论文MODELINGANDANALYSISONCOUPLINGVIBRATIONOFHIGHWAYVEHICLESABSTRACTWiththedevelopmentofhighway,waynetheavyloadvehicleanddensityoftrafficflowrapidlyincrease,engineeringfieldfacesserioustheoreticandte
5、chnologicalproblems,suchaspavementdynamicalcharacteristics,vehiclevibrationcharacteristic,deformationanddurabilityoftheroadbed,andsoon.Tillnow,manyresearchstudieshavebeenperformedonthenumericalsimulationforvibrationcharacteristicofhighwaytrafficsystem,andgotpracticalachievement
6、s.However,whenconsideringandanalyzingthedimensionmulti-rigidbodyandelasticcouplingforthevehicle-pavement-roadbed,discussingtheeffectofpavementirregularityontheroadstructurevibrationcharacteristic,andtheeffectofpavementdynamicparametersontheself-vibration,therelacksofsystematicn
7、essandarestillmanyquestionsunsolved.Inthispaper,basedonfullconsiderationofthesystemof(the)vehicledamping,thestructuralcharacteristicof(the)pavement-roadbed,andtheIII上海交通大学硕士学位论文couplingofthevehicle-pavement,analoguemethodofsystemvibrationisestablishedbyusingreasonabledynamicalm
8、odeltotreatthepavementandroadbedastheelasticmaterial.T
