汽車道路耐久試驗的載荷配置裝置研究

摘? 要：從耐久試驗的經驗看，載荷配置裝置研究至關重要，需采用科學方法，遵循合理耐久試驗流程和程序，對載荷配置裝置實施優化，借此提升試驗水平，不斷完善道路性能。通過施加交變載荷，獲得道路耐久性提升的一些思考，總結出載荷施加程度對路基的影響，為今后的道路建設和路基維護提供參考。

關鍵詞：載荷配置裝置;耐久試驗;汽車道路

引言：

研究發現，瀝青層間接觸很復雜，如果使用傳統試驗方法，需要考慮不間斷接觸條件。但實際接觸壓力并不是呈現均勻狀態的，所以路面的受力反應，很容易出現高估和低估的可能。針對以上情況，需設計出完善的載荷實驗裝置，同時實施有限元分析，在此基礎上研究公路荷載破壞力。

1載荷配置裝置實現原理

載荷配置裝置實現原理是：直流電動機（作為重要設備）提供實驗裝置的動力源，在此基礎上發揮液壓裝置的作用，對實驗路基施加載荷，借助傳感器等配件，監測路基的受力變形。與此同時，在實驗裝置設計中，科學運用ANSYS分析軟件，實施可靠有限元分析，得出的結論可用于汽車零件的優化設計。

2實驗裝置參數確定

2.2.1 荷載施加裝置的選擇

本套實驗裝置重點是怎樣合理施加荷載，另外為提高試驗精度和便利性，需保障荷載的施加裝置自動化水平提升。從實際了解到，受到機械生產條件限制，目前荷載施加裝置大體有兩大種類，一是液壓裝置;還有一種是氣動裝置。現實使用中，由于其承載能力不同，需要考慮的因素眾多。本套實驗裝置，在實施期間所要求的荷載變化區間明顯，范圍比較大，所以實際的壓力值較高。基于此，汽車道路耐久試驗的荷載施加裝置選擇應該以液壓系統為主。

2.2.2裝置動力源的選擇

在實驗操作中，動力源的選擇較關鍵，需選用直流電動機。現實工作中，由于實驗室條件有限，要控制好模擬小車的速度，將其調整為0.5 m/s。操作中查表知摩擦系數f為0.6（干燥瀝青路面的）。根據以上數據，可以科學選擇電動機的參數

3有限元分析

有限元分析軟件ANSYS優勢突出，在分析模塊中集成了結構、流體、磁場等眾多要素，是專業且通用的分析軟件。獲得業內高度評價。具體應用中，可以和CAD軟件接口匹配并發揮作用，科學完成數據的傳輸，提高數據傳輸精度，所以是相對高級的CAE軟件之一。在有限元分析中，Workbench是ANSYS的仿真平臺，其主要功能是提供組件（API）。軟件開發中，用戶可通過研發程序，完整進行技術重新組合，形成基于研發流程的仿真體系。在裝置應用期間，因為液壓系統的荷載（基礎試驗參數）會在車體上直接模擬出，所以易產生應力集中效應。

3.1模擬車體的有限元分析

通過有限元分析思路，需營造ANSYS Work-bench 14.5的分析環境，借助有限元分析，模擬車體的總變形量，在此基礎上得出等效應力從實踐中看出，模擬小車的最大變形較為集中，主要在荷載施加處。基于此，在現實操作中，施加模擬小車荷載時，需綜合考慮液壓缸活塞的接觸面積問題。提出可行改進方案，通過在端面套上法蘭盤，增大接觸面積。再借助計算機仿真手段，獲得改良后的真實數據。改進后的車體，縮小了最大變形，同時等效應力也得到了控制。從以上結果可以看出，改進后的零件設計趨于理想。

3.2路基的有限元分析

路基面層三維模型具有重要作用，在ANSYS Workbench中生成后，將會指引設置出路基的參數。從以往研究成果中得知，路基面層的密度相對穩定，基本為1100 kg/m，與此同時材料為瀝青。在掌握相關信息后，便可以在Engineering Data中完成科學參數的設置。操作中，需要將路基面層三維模型導入，設置有效的面層材料（借助ANSYS良好環境），科學、細致劃分網格。在有限元分析中，為了使分析結果更逼真，更加接近于實際情況，科學思路是進行路基多點分析，確保分析結果精確度高，避免干擾因素的影響。

針對以上的分析結果，要提取出關鍵數值，分別是應點的最大變形以及對應的最大應力。通過這兩項數據，繪制模擬小車應力變化圖（在不同路基位置）。在試驗環節中，需對其結果進行靜態液壓載荷施加，然后利用仿真手段，完整繪制變化趨勢圖，并進行不同點位的比對。通過比對后發現，采用荷載施加方法得到的仿真結果可靠性較高，比較貼合實際的結果，兩者呈現的變化趨勢相同。但在實際操作中，仿真值與真實值在應用期間有一定的擬合性，這一點不容忽視。由此可以得出，利用有限元方法操作上比較方便，可確保受力分析精準（路基的），同時全面掌握變形情況，在實際應用中有限元分析具有一定的切實可行性。

4結論

本文研究的內容是汽車道路耐久試驗的載荷配置裝置如何進行加載試驗的問題，希望借此提升載荷配置裝置自動化能力，分析路面荷載的情況以及對路基的影響。在具體應用環節中，借助仿真技術的運用，實施精準的實驗裝置配置。實驗裝置的設計中，為了確保裝置使用效果理想，特采用了有限元分析的高質量方法，不斷優化設計方案。再通過實驗數據，總結出荷載對路基的影響規律。

本次裝置研究主要結論如下：（1）荷載施加實驗裝置的設計，可真實模擬路面變形，掌握荷載真實情況。（2）有限元分析技術的高效滲透，對交變載荷實施了仿真分析，得出的結果非常可靠。（3）該裝置配置方法可用于分析道路變形，推廣價值較高。

參考文獻：

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[2]曹立輝，董新年.汽車加速耐久試驗方法研究[J].內燃機與配件，2021（12）：23-24.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021.12.010.

作者簡介：

喬永平（1985年4月16日—），男，漢族，內蒙古自治區扎蘭屯市人，在職研究生，工程師，研究方向整車試驗驗證。