沥青路面的雨天行车安全性分析

针对沥青路面的路表轮胎行车滑水,提出了行车的临界水膜厚度概念,利用动量定理进行了临界水膜厚度计算公式推导,计算了不同行车速度下的路表临界水膜厚度,经与国外的极限车速计算经验公式对比,验证了其可靠性,并以降雨的路表水膜厚度为依据,分析了以临界水膜厚度作为道路结构设计控制指标的行车安全性,提出了增加安全性的工程技术改善措施．     

部分滑水对路面附着系数的影响

根据能量守恒原理，利用作用在轮胎上的动水压力计算式，通过有限元计算，分析了由于部分滑水而导致的附着系数的降低状况，得到了附着系数与水膜厚度、行车速度的关系式。计算结果表明，如果水膜覆盖在路面上，那么汽车行驶时不可避免地要产生部分滑水现象，轮胎与路面间的附着系数和干燥状态相比，要下降很多。汽车在低速行驶时，水膜厚度对附着系数的影响较大；而在高速行驶时，则速度的影响较大。     

道路表面水膜厚度理论计算模型分析

汽车在雨天行驶时,摩擦系数的降低与路表水膜厚度有关,水膜厚度越厚,抗滑性能降低得越多,甚至发生滑水现象.文章建立了基于坡面径流理论的路表水膜厚度的理论模型,推导出基本微分方程,并与英国的经验公式进行对比,能够反映出各因素对水膜厚度的影响.     

基于CFD的轮胎滑水及其性能影响因素分析

轮胎滑水性能对车辆安全性和操控性具有决定性影响,而花纹结构设计参数直接影响着轮胎接地区水流运动进而对轮胎滑水性能也会产生直接影响。但由于滚动轮胎的滑水性能测试条件极为苛刻,且很难捕获到滑水现象发生时水流运动流场特性。为明晰滑水现象发生时的流场特性及花纹结构设计参数对滑水性能的影响,基于计算流体动力学的方法,建立考虑轮胎接地印痕及花纹变形特征的滑水分析模型,掌握了水膜升力、自由液面及沟槽内水流速度等流场分布特征,分析了水膜厚度、水流速度、纵向花纹及横花纹结构设计对滑水性能的影响。结果表明:在水膜厚度较小时,路面水流可顺畅进入接地区花纹沟并被及时排出;水流速度的变化对胎面动水压力有显著影响;纵向花纹沟深度对滑水性能影响显著;改变横向花纹沟水流运动方向、降低胎面动水压力可提升滑水性能。     

临界滑水速度的计算研究

利用动量定理,分别计算楔角较小(楔角小于0.4°)和楔角较大两种情况下滑水速度值.以小轿车、中型汽军和载重车为例分析车轮内压、水膜厚度与滑水速度的关系.结果表明:不论楔角较小或者较大,滑水速度与车轮内压成正比;楔角较大且车轮内压一定时,滑水速度与水膜厚度成反比.通过NASA滑水速度方程,对理论计算的滑水速度值进行验证,...     

湿滑道面飞机轮胎临界滑水速度数值仿真

采用ABAQUS建立了基于CEL算法的飞机轮胎与积水道面流固耦合分析模型,推导了轮胎接触面动水压强与道面竖向支撑力表达式,对比了飞机起飞与着陆过程中的滑行状态,提出了临界滑水速度的上下限解概念,校核了轮胎模型静态变形与动态滑水特征,研究了胎压、胎纹与水膜厚度的影响规律,分析了轮胎接地面积与动水压强分布。仿真结果表明:在76.6kN轴载作用下,轮胎模型接地面积为0.076m2,轮胎中心竖向变形约为3.27cm,轮胎临界滑水速度为128.5~222.4km·h~(-1),与NASA轮胎滑水试验数据一致,验证了仿真模型的合理性和适用性;在胎压为1 140kPa时,减速冲击条件下飞机轮胎临界滑水速度为163km·h~(-1),小于加速冲击时的上限226km·h~(-1),轮胎接地面积明显减小,道面支撑力低于机轮轴载的10%;在450~1 109kPa胎压范围内,减速冲击时临界滑水速度下限较NASA经验公式计算结果更为保守,两者相差30~70km·h~(-1);轮胎纵向沟槽排水可降低轮胎前缘动水压强峰值,增大轮胎接地面积,减速冲击时带纹轮胎临界滑水速度较光滑轮胎提高了26.9%~28.8%,增幅约为加速冲击时的2倍;当道面水膜厚度由3mm增加至13mm时,胎压为1 140kPa的飞机轮胎临界滑水速度上下限分别降低了85km·h~(-1)和43km·h~(-1);在低胎压、厚水膜与减速冲击条件下,临界滑水速度下限仅为127km·h~(-1),低于常见飞机进近接地速度205~250km·h~(-1),因此,滑水事故风险增加。     

基于Fluent软件的雨天潮湿路面滑水现象研究

通过建立纵横向花纹轮胎有限元模型,利用Fluent软件模拟得到不同行驶条件下车轮所受到动水压强大小以及轮胎不同部位水流速度的分布规律.结果表明动水压强产生的高压区域在轮胎的前端,而且当轮胎发生完全滑水时花纹起不到原有排水效果.根据实验结果提出雨天行驶条件下临界滑水车速以及车辆安全行驶的建议.     

高速公路超高过渡段几何线形对小型客车滑水速度的影响

为了揭示高速公路不同超高过渡段线形指标下小型客车滑水速度变化规律,考虑小型客车滑水过程轮胎受力特征,分析了滑水速度与水膜厚度和超高过渡段几何线形的作用关系;应用多元线性回归和流体力学仿真建立了高速公路超高过渡段小型客车滑水速度量化模型,计算了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率等多变量组合下的小型客车临界滑水速度;以典型双向四车道高速公路超高过渡段为例,分析了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率对小型客车滑水速度的影响规律,并给出了超高过渡段小型客车限制速度建议值。研究结果表明:小型客车滑水速度最大值出现在纵坡坡度为0.3%、超高渐变率为1/200、降雨强度为20 mm·h-1组合工况下,为115.5 km·h-1,滑水速度最小值出现在纵坡坡度为3.0%、超高渐变率为1/330、降雨强度为80 mm·h-1组合工况下,为99.3 km·h-1;在降雨强度和超高渐变率一定的情况下,随着纵坡坡度增大,滑水速度逐渐减小,当纵坡坡度由0.3%增加到3.0%时,滑水速度减小2.68%;在降雨强度和纵坡坡度一定条件下,随着超高渐变率增大,滑水速度逐渐增大,当超高渐变率从1/330增加到1/200时,滑水速度上升了2.25%;增加纵坡坡度会降低滑水速度,但当降雨强度增加到一定程度,纵坡坡度、超高渐变率对滑水速度的影响趋于平缓;当降雨强度为20~80 mm·h-1时,双向四车道高速公路限速建议值为95.0~115.0 km·h-1,但不应大于其设计速度。      

钢桥面环氧沥青铺装层动水压力数值仿真分析

针对行车荷载下铺装层表面动水压力对铺装层的影响,研究钢桥面环氧沥青混凝土铺装水损害现象,量化分析行车荷载下钢桥面环氧沥青铺装层的动水压力。采用有限元软件ABAQUS建立轮胎-钢桥面环氧沥青铺装层模型,获取流体计算域中轮胎的形状及尺寸;基于计算流体力学建立钢桥面正交异性板铺装复合有限元模型,采用FLUENT数值仿真轮胎在有水铺装层表面上行驶时产生的动水压力;分析行车速度、水膜厚度、轮胎花纹深度等因素对动水压力的影响,得到动水压力的最不利工况。     

人类天然关节润滑机理和润滑方程的探讨

对人类天然关节润滑机理进行了探讨，提出了一种新的关节润滑模。该模型认为人类天然关节的润滑机理主要为带有挤压效应的弹性流体动力润滑。挤压膜润滑的初始膜厚主要靠反方向的关节载荷作用而形成。无论在ｘ还是ｚ方向滑液的非牛顿特性都对关节的承载能力有重要影响。     

凝冰条件下沥青路面与轮胎接触摩擦动力响应分析

综合考虑轮胎材料超弹性和路面材料的粘弹性、轮胎与路面间的瞬态接触摩擦作用,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立凝冰条件下轮胎与沥青路面接触的有限元模型,分析沥青路面动力响应规律。结果表明：凝冰条件下沥青路面路表弯沉在轮胎作用的区域明显增大,在没有直接作用的区域弯沉逐渐减小,且路表弯沉随着摩擦系数的增大而逐渐增大;路表水平剪应力以轮胎作用区域为中心呈反对称分布,且最大水平剪应力在轮胎经过前随着摩擦系数的增大而减小,而在轮胎经过后随摩擦系数的增大而增大。路表竖向应力在轮胎作用的瞬间出现应力集中现象,在非作用区域则很小,竖向应力随着摩擦系数的增大而减小;同时阻尼对凝冰沥青路面力学响应也有着重要的影响。     

高速轮轨水介质接触数值分析方法

将多重网格法引入水介质存在时高速轮轨黏着问题的数值求解中,研究了轮轨间存在水介质和不考虑轮轨表面粗糙度时,速度与载荷对水膜厚度的影响。数值分析结果表明:水膜厚度与轮轨表面粗糙度处于同一等级,粗糙度的影响不可忽略。基于数值分析结果,应用部分膜润滑理论研究了考虑表面粗糙度与轮轨间存在水介质时的接触机理,分析了轮轨黏着系数随速度变化的情况。计算结果表明:随着速度的提高,黏着系数急剧降低,其数值低于0.1。JD-1试验速度在60、90、120km·h-1时,黏着系数的试验结果与数值结果吻合较好,最大相对误差不超过8%,因此,利用数值方法可较好地预估黏着系数。     

沥青路面动态响应数值分析

为了优化沥青路面结构设计,引入无反射边界,依据结构动力理论,利用有限元数值分析方法,对多层沥青路面在移动荷载作用下的动态响应进行了分析。发现沥青面层的拉应力和路表弯沉随着基层模量、层间摩擦系数、行车速度和面层材料阻尼的增大而减小,剪切应力随着轮胎接地压力和基层模量的增大而增大。分析结果表明:基层设计需要综合优化设计,简单增加基层模量和厚度都是不合适的;良好的层间接触状态以及使用较大阻尼的材料,有利于路面性能的改善;提高行车速度可以延长路面的使用寿命。     

雨天沥青路面能见度影响因素分析

在降雨情况下，汽车行驶过程轮胎所溅起的水花极易形成水雾，前方能见度会显著下降，人体主观的识别距离也随之迅速减小，甚至出现对行车间距的错误判断，易造成交通事故，研究雨天沥青路面能见度影响因素意义重大.以米氏理论为基础，利用能见度的气象学定义，并采用MATLAB软件进行蒙特卡罗数值模拟，提出了用车速、水膜厚度和路面设计参数表征的能见度计算模型，进而对能见度影响因素进行了分析.结果表明：在雨天，沥青路面水膜厚度低于5.873 mm时，水雾引起的能见度会随车速和水膜厚度增加而不断减小；路面设计参数中，排水路径长度、路面构造深度与能见度呈正相关性；路面坡度与能见度呈负相关性；在水膜厚度为5.873 mm时能见度达到极小值；进一步提出了用降雨强度、路面构造深度、路面坡度、排水路径长度和车速表征的沥青路面能见度改进计算模型.     

水润滑可倾瓦推力轴承设计与性能分析

针对无轴轮缘驱动推进器对高承载、长寿命、低噪音水润滑推力轴承的需求,设计了一种阶梯橡胶垫支撑的水润滑可倾瓦推力轴承;应用流-固双向直接耦合分析方法,建立了轴承性能计算模型,研究了橡胶垫基体厚度、阶梯厚度、阶梯厚度比、阶梯宽度比和瓦面材料对推力盘轴向位移、最大水膜压力与水膜厚度的影响。研究结果表明:在载荷不变的情况下,推力盘轴向位移和橡胶垫最大应力与橡胶垫厚度和橡胶垫阶梯宽度比成正比;阶梯厚度比由2/2变成3/6时,最大水膜压力由1.10 MPa提高到1.32 MPa,平均水膜厚度由9.4μm增大到14.0μm,增幅分别为20.00%和48.94%,平均水膜厚度随最大水膜压力的增大而增大;橡胶垫阶梯厚度比为2/4,阶梯宽度比为16/20~20/16时,轴承综合性能较为理想;增大推力瓦面材料的弹性模量,有利于提高轴承的润滑性能,橡胶垫最佳阶梯宽度比随之增大。     

移动荷载下爬坡路段沥青路面力学响应特性(英文)

以解放CA141为代表车型,分析了车辆在驶入爬坡路段后的4种可能行为,根据其动力性能参数计算出上坡时加减速换挡的加速度,据此建立了移动荷载下三维沥青路面瞬态动力学分析有限元模型,对不同行驶工况下路面内的压应力、剪应力及竖向位移特性进行分析。计算结果表明:在移动荷载作用下,路面结构的应力响应不仅具有波动特性,同时在一定区域内呈现交变特性,出现了拉压应力逆转变化,压应力分布主要集中在路表0～6cm范围内;由于速度的降低及水平力的增大,路表处最大剪应力由轮隙向轮心处迁移,沿道路深度方向,最大剪应力峰值由中面层位置向路表迁移;车辆的变速及低速行驶是引起爬坡路段车辙变形的主要原因。     

采用实测数据实时修正的机场跑道水膜厚度面域分布预估方法

为精准预估不同跑道状况与降雨条件下跑道水膜厚度的面域分布,基于二维浅水方程建立了水膜厚度面域分布数值模型,开发了基于格心型有限体积法和HLL(Harten, Lax and van Leer)格式近似Riemann解的数值求解算法;在此基础上,引入水膜厚度的实测数据,通过构造伴随方程,采用梯度下降法获取了实际降雨条件下的最优曼宁系数,从而动态修正了二维浅水方程的计算结果,精准预估了跑道水膜厚度面域分布;采用北京首都国际机场安全预警平台的水膜厚度实测数据和车载式LiDAR系统获取的路面高程数据,计算分析了曼宁系数更新间隔和高程空间采样间隔对模型求解效率和精度的影响,并采用实测数据验证了算法的准确性。研究结果表明：为满足水膜厚度实时监测需求,在综合考虑计算耗时与求解精度的条件下,曼宁系数的最优更新间隔为30～300 s,对于表面平整的道面,高程的最优空间采样间隔为0.1～0.5 m,对于存在车辙等病害的道面,高程的最优空间采样间隔为0.10～0.25 m;在真实降雨条件下,水膜厚度计算值与实测值的平均误差为0.13 mm,最大误差为0.76 mm,满足机场对水膜厚度的监测需求。由此可见,建...     

内河高速船水润滑尾轴承异常磨损原因分析

针对某内河高速船水润滑尾轴承异常磨损的情况进行了分析，指出尾轴传动轴安装不规范，形成轴承巨大额外负荷；冷却润滑水系统设计不合理造成大量泥砂侵入形成恶劣的润滑界质条件以及工作面无法形成稳定的流体动力润滑等是造成异常磨损的主要原因。     

螺旋齿轮传动设计中的最小油膜厚度计算

现代齿轮传动向着体积小、重量轻、高速重载方向发展。因此齿面胶合和磨损已成为主要的破坏形式。理论和实践证明，齿轮间润滑油膜的存在及其厚度对防止齿面失效具有重要意义。利用弹性流体动压润滑理论，推导出螺旋齿轮传动中的最小油膜厚度的解析计算公式，为进一步研究螺旋齿轮润滑提供了依据。     

孔隙水对沥青路面破坏机理及防治措施分析

路表面的水会进入路面的连通空隙且滞留在其中,在车辆荷载的作用下,路面会发生的变形,而积留在空隙中的水的流动受阻,会产生很大的空隙水压力。尤其是在雨雪天气时,路面存在大量积水,在高速行驶的车辆作用下,轮胎接地处会形成很高的水压,路面上的水被挤入沥青路面内部。由于荷载作用产生路面瞬间变形,空隙的体积会突然缩小,水的弹性变形产生很大体积应力．对沥青混合料孔隙造成破坏。同时,孔隙水压力还会造成路面层间冲刷侵蚀、沥青膜的剥落．