沥青路面表面纹理数字化技术研究

发布时间：2017-08-14 13:22

  本文关键词：沥青路面表面纹理数字化技术研究

  更多相关文章： 宏观纹理 摩擦系数 坐标转换 改进的平均构造深度 车身动力学指标

【摘要】：公路的抗滑性能是评价公路运营安全水平的一个重要指标,而道路表面的纹理水平是决定抗滑水平的主要因素。对于沥青混凝土路面来说,路表的纹理水平高低将直接影响到路面-轮胎接触效果,继而对车辆在路面行驶时的制动特性、行车稳定性产生影响。故探究沥青路面路表纹理与路面摩擦性能之间的关系尤为重要。同时随着计算机技术、仿真技术的蓬勃发展,在计算机平台建立模型取代实际测量早已证明是有效可行的。论文通过开发一条流程,借助若干软件平台和激光扫描设备,对沥青混凝土路面试件进行扫描,获取表面纹理数据,然后借助软件平台进行路表抗滑性能指标的提取,最后在动力学软件中建立数据接口,导入抗滑性能指标数据并评价不同摩擦性能路面上车辆的制动稳定性。论文首先借助华朗HOLON 3DS扫描仪,对制备的沥青路面车辙板进行扫描操作,读取车辙板表面的纹理数据；然后借助逆向工程软件Geomagic studio对扫描得到的纹理源数据进行坐标转换的预处理,以保证该源数据的坐标和大地坐标系重合,用以后续的计算。然后,在前人的研究基础上,提出了基于沥青路面宏观纹理的路表摩擦系数预测公式,同时利用数值分析计算软件MATLAB分别计算了该预测公式中的各个变量。在计算平均断面深度(Mean Profile Depth)时,提出计算改进的平均构造深度(Modified Mean Texture Depth)的方法并证明该方法与直接计算得到的平均断面深度具有良好的相关性。同时讨论了摩擦系数预测公式中不同变量对摩擦系数的影响并探讨其原因。最后,利用动力学软件平台CarSim,在软件内部搭建车辆模型、三维路面模型并定义制动测试,测试了不同摩擦性能路面对车辆制动性能的影响；定义制动测试过程中,通过测试选择了合适的制动踏板压力；模型计算完成后,讨论了不同的车身动力学输出指标在考量车辆制动性能上的效果,最后得出路面表面摩擦系数范围在0.45-0.7的结论。
【关键词】：宏观纹理 摩擦系数 坐标转换 改进的平均构造深度 车身动力学指标
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.217
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 沥青路面纹理的分类以及对抗滑性能的影响10-11
• 1.2.2 沥青路面纹理的直接和间接测量方法11-13
• 1.2.3 沥青路面纹理数据描述方法及有效性13-14
• 1.2.4 沥青路面纹理与表面摩擦系数、抗滑指标的关系14-15
• 1.2.5 车辆动力学指标与沥青路面抗滑评估的关系15-16
• 1.3 研究内容与方法16-19
• 1.3.1 主要研究内容17
• 1.3.2 研究方法17-19
• 第二章 沥青路面表面纹理源数据获取方法19-28
• 2.1 试件的制备19-20
• 2.2 工业近景摄影测量技术与逆向工程技术20
• 2.3 HOLON 3DS三维光学扫描系统20-26
• 2.3.1 设备简介20-21
• 2.3.2 使用方法21-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 沥青路面表面纹理源数据预处理技术28-38
• 3.1 逆向工程软件简介28-29
• 3.2 沥青路面表面纹理点云数据的坐标转换29-37
• 3.2.1 点云数据的坐标偏差及原因分析29-32
• 3.2.2 点云数据的坐标转换32-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 宏观纹理指标的提取和摩擦系数预测公式的开发38-60
• 4.1 宏观纹理和微观纹理38-41
• 4.1.1 断面基本统计指标39-40
• 4.1.2 路表宏观纹理、微观纹理与摩擦系数之间的关系40-41
• 4.2 数值分析计算软件的选择与操作41-51
• 4.2.1 ASC文件数据读取42-45
• 4.2.2 变量值的计算45-48
• 4.2.3 平均断面深度MPD的计算48-49
• 4.2.4 改进的平均构造深度MMTD的计算49-50
• 4.2.5 改进的平均断面深度MMTD的有效性验证50-51
• 4.3 改进的宏观纹理-摩擦系数预测公式及其可靠性验证51-59
• 4.3.1 摆式摩擦仪测试摩擦系数52-56
• 4.3.2 改进的宏观纹理-摩擦系数预测公式的进一步分析56-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 基于动力学软件平台的路面抗滑性能仿真测试60-82
• 5.1 动力学分析与CAE技术、虚拟样机技术概述60-62
• 5.2 CarSim操作界面62-64
• 5.3 动力学分析软件中三维路面原理64-65
• 5.4 固体摩擦的基本原理65-69
• 5.4.1 滚动摩擦与轮胎-路面接触的复杂性分析66-69
• 5.5 案例分析：基于三维路面模型的制动性能测试69-80
• 5.5.1 模型前期设置69-74
• 5.5.2 三维路面数据的定义74-76
• 5.5.3 车身动力学指标的选择和数据分析76-80
• 5.6 本章小结80-82
• 第六章 结论与展望82-85
• 6.1 主要研究成果82-84
• 6.2 主要创新点84
• 6.3 可进行的后续研究84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-90

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