车-路耦合动力学分析及Simulink仿真研究

"运输中车-路耦合的动力学分析及仿真" 本文主要探讨了车辆与路基路面在运输过程中的耦合动力学分析，并利用Simulink进行仿真研究。研究的核心在于理解车辆与路面间的相互作用，这对于优化车辆性能、提高道路使用寿命以及提升运输安全具有重要意义。 首先，车辆模型的建立是分析的基础。采用的是二自由度1/4车辆模型，这是一种简化但具有代表性的模型，可以有效反映车辆在垂直方向上的动态特性。模型参数包括车辆的质量、弹簧刚度、阻尼系数等，这些参数对于模拟车辆在不同路况下的响应至关重要。 其次，构建了路基路面的有限元模型。这是为了更精确地模拟路面的动态特性，尤其是路面不平度如何影响车辆的行驶。通过模态截断方法，对复杂的路面模型进行降阶处理，简化计算，同时保持模型的准确性。此外，还计算了轮胎力与路面动变形之间的传递函数，以便分析轮胎如何将力传递到路面，以及路面的动态响应如何反馈给车辆。 在仿真过程中，路面不平度被作为输入的随机激励，这反映了实际驾驶环境中路面条件的不确定性。通过Simulink进行车辆与路基路面之间的耦合关系仿真，可以得到车速、路面等级、动态轮胎力和路面动变形等关键因素之间的关系。这些关系对于评估车辆行驶稳定性、预测路面疲劳破坏以及制定合理的交通管理策略都有直接的应用价值。 仿真结果与现场测试数据对比，证明了模型的正确性和有效性。这种耦合动力学分析为后续研究车辆与道路相互作用提供了重要的理论依据，同时也为道路设计、车辆悬挂系统优化以及驾驶安全控制等方面提供了数据支持。 本文的研究不仅深化了对车辆与路面相互作用的理解，也为未来在设计更高效、更耐用的运输系统，以及开发适应复杂路况的智能驾驶技术提供了理论基础。同时，通过虚拟样机技术的运用，展示了在没有实际物理样机的情况下，如何通过仿真技术进行性能验证，这对于工程研发具有极大的推动作用。