《基於胎路複雜接觸效應的凝冰瀝青路面抗滑特性研究》是依託武漢理工大學，由王開鳳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於胎路複雜接觸效應的凝冰瀝青路面抗滑特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王開鳳
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國潮濕山區公路路面冬季易形成凝冰，大氣水分在凝冰上凝結的水膜使得路表完全喪失摩擦力，路面原有抗滑措施幾乎失效，輪胎和路面間摩擦係數迅速降低，尤其在彎道、隧道出入口、長大縱坡等特殊高危路段，容易導致車輛行駛過程中產生滑移，危及行車安全。本項目擬通過室內小型模型試驗實測輪胎與凝冰路面間摩擦力分布規律，考慮輪胎路面間非完全接觸狀態的瞬態耦合作用，求解車輛懸架和路面的不平度引起的車身對輪胎的真實動荷載作用，建立車輛與路面瞬態接觸摩擦動力學數值分析模型，研究凝冰路面上車輛滑移時輪胎路面間相互作用受力特性和影響路面抗滑性能的力學回響指標，分析凝冰條件下高危路段瀝青路面抗滑力學機理，根據力學分析結果和路面摩擦力實測結果建立路面抗滑性能衰減模型，為提高凝冰路面抗滑性能和我國抗滑瀝青路面設計方法修訂奠定基礎。
結題摘要
利用有限元軟體ANSYS/LS-DYNA建立了輪胎路面複雜接觸效應的有限元模型，結合結構動力學原理和Lagrange原理推導了不同路面條件下車身對輪胎的動態作用力計算模型，藉助MATLAB/Simulink工具求解了車身對輪胎的動態作用力。利用ANSYS/LS-DYNA研究了輪胎在六種道路線形、五種摩擦條件下的運動規律，分析了各種路面的抗滑性能發展變化特性以及動荷載作用下的動力回響規律。結果表明：輪胎在凝冰條件下的運動速度和動能的降低速度和幅度都明顯的小於在正常乾燥路面的降低速度和幅度。凝冰條件下胎面摩擦力明顯小於正常乾燥路面的胎面摩擦力，制動距離則大於正常乾燥路面的制動距離，充分說明路面凝冰對路面抗滑性能影響顯著。凝冰瀝青路面路表豎向應力和輪胎經過前路表水平剪應力均大於正常乾燥路面,路表彎沉、輪胎經過後路表水平剪應力以及沿路面深度方向最大豎向應力、最大橫向拉應力、最大橫向拉應變和最大水平剪應力均小於正常乾燥路面。凝冰瀝青路面摩擦係數不僅影響路面抗滑性能而且影響其結構動力回響，隨著路面摩擦係數增大，輪胎運動速度和動能降低幅度都明顯增大，胎面摩擦力也相應增大，制動距離減小。凝冰瀝青路面不同力學指標受路面摩擦係數影響規律不盡相同，路表彎沉和輪胎經過後的路表水平剪應力以及沿路面深度方向最大豎向應力、最大橫向拉應力、最大橫向拉應變和最大水平剪應力均隨著摩擦係數增大而增大，路表豎向應力和輪胎經過前的路表水平剪應力則隨著摩擦增大而減小。輪胎在曲線路段的運動速度和動能降低迅速，胎面摩擦力相應的增大，制動距離減小。曲線路段的路面動力回響指標普遍高於平直路段和縱坡路段，路面縱坡和超高會使路表的水平剪應力增大，卻會使路面沿深度方向的相應力學指標的最大值減小。通過室內模型試驗研究了凝冰瀝青路面抗滑性能衰減規律並提出了預測模型，根據試驗和有限元模擬結果，提出了凝冰瀝青路面鑲嵌破冰柱體的主動除冰抗滑裝置，可有效解決凝冰瀝青路面抗滑能力不足的問題，具有極大的推廣套用價值。
