季节冻土区车路耦合动力响应：数值模拟与路面效应分析

该研究论文聚焦于季节冻土区车-路耦合作用下的路面动力响应数值模拟，作者张锋、冯德成和凌贤长分别来自哈尔滨工业大学的路基与防护工程研究所、交通科学与工程学院以及土木工程学院。季节冻土区由于其特殊的地质特性，路基在冻融循环过程中会发生强度分层，这需要特别考虑路基的动态行为。 论文的核心内容是建立了一个基于D'Alembert原理的七自由度双轴重载汽车与路面-路基耦合动力学模型。通过将路基分为冻融层和未冻融层，研究者能够更精确地模拟车辆行驶时对路面的影响。他们选择我国B级路面不平度作为激励因素，运用Wilson-θ方法来求解动力系统方程。研究结果显示，轮胎接地动力放大系数(DLC)呈现出前轴大于后轴的现象，这表明车辆的动力传递在不同轴上存在差异。 路基刚度的变化对路面振动响应有显著影响，当路基刚度从40MPa降低到20MPa时，路面振动的平均位移峰值增加了31%，平均加速度峰值也有所提升，约为5%。这些发现对于理解季节冻土区道路系统的动态性能至关重要，有助于优化设计和减少车辆运行中的振动问题。 此外，这项工作为后续深入研究季节冻土区车辆荷载对路基和路面动力响应提供了重要的理论基础和计算工具。通过数值模拟的方法，研究人员可以预测并控制在极端环境下的路面稳定性，这对于保障交通运输安全和延长道路使用寿命具有实际意义。 该研究不仅深化了我们对季节冻土区车-路耦合现象的理解，还为路面工程领域的实践应用提供了宝贵的定量数据和方法支持。