08_路面输入及其模型
midas 路面结构计算
midas 路面结构计算Midas 路面结构计算引言：路面结构是指由多种材料组成的路面层，用于承载车辆和行人的交通载荷并分散到基础土层。
Midas 路面结构计算是一种基于有限元方法的工程分析软件，可用于设计和评估不同类型的路面结构。
本文将介绍Midas 路面结构计算的原理、应用以及其在路面工程中的重要性。
一、Midas 路面结构计算的原理Midas 路面结构计算基于有限元方法，通过将路面结构分割成小的有限元单元，使用力学原理和数学模型来模拟路面受力和变形的情况。
其原理包括以下几个方面：1.1 材料模型：Midas 路面结构计算提供了多种材料模型，包括弹性模型、线性弹塑性模型和非线性弹塑性模型。
用户可以根据具体情况选择适合的材料模型。
1.2 荷载模型：Midas 路面结构计算考虑了不同类型的荷载，包括轮载荷、静载荷和动载荷。
用户可以根据实际情况输入荷载参数，并考虑不同位置和时间的荷载变化。
1.3 边界条件：Midas 路面结构计算需要输入路面结构的边界条件，包括固定边界和自由边界。
固定边界是指路面结构与周围环境的约束关系，而自由边界是指路面结构与基础土层的接触情况。
二、Midas 路面结构计算的应用Midas 路面结构计算广泛应用于道路、桥梁和机场等交通工程中，可用于以下方面：2.1 路面设计：Midas 路面结构计算可以根据不同的交通载荷和材料特性，设计出合理的路面结构。
通过对路面结构的受力和变形进行分析，可以确定路面结构的厚度和材料的选择，以确保路面的安全性和耐久性。
2.2 路面评估：Midas 路面结构计算可以对现有路面进行评估，分析其受力和变形情况，判断其是否需要修复或重新铺设。
通过对路面结构的评估，可以提前发现潜在的问题，采取相应的维护和修复措施，延长路面的使用寿命。
2.3 路面施工：Midas 路面结构计算可以在施工过程中提供支持，帮助工程师确定适当的施工方法和工艺。
通过模拟路面结构的受力和变形情况，可以预测施工过程中可能出现的问题，并采取相应的措施加以解决。
三角级数法构建路面下的半车模型时频分析
2020/12车辆工程与技术丨Vehicle engineering and technology140车时代AUTO TIME 目前，对不平路面时域激励模型的建模方法主要有滤波白噪声法、三角级数法、逆傅里叶变换法等[1]。
三角级数法的基本原理是路面激励利用若干正、余弦波进行叠加而成，由于三角波的相位随机性，故可建立任意功率谱密度的路面模型。
三角级数法是一种高保真的频域模型转换方法，能够生成满足国家标准的随机路面激励[2]。
因此，本文采用三角级数法来构建随机路面不平度模型。
1三角级数路面激励模型建立1.1 路面的功率谱密度路面功率谱密度表示路面不平度能量在空间频域的分布[3]，按照国标GB7031-86《车辆振动输入―路面平度表示方法》[4]，路面不平度位移功率谱密度拟合表达式采用下式：()()00wq q n G n G n n −=（1）式（1）中：0n 为参考频率，100.1m n −=；()0q G n 为路面不平度系数，3m ；w 为频率指数，一般为2。
1.2 三角级数法基本原理设路面高程为平稳、遍历的均值为零的高斯过程[5]。
随机信号可以通过离散傅里叶变换分解为一系列不同频率的正弦波，谱密度等于由带宽划分的这些正弦波幅值的平方。
在空间频率谱密度为()q G n ，利用平稳随机过程的平均功率的频谱展开性质，路面不平度的方差2z σ为：()212n z q n G n dnσ=∫ （2）将区间（1n ,2n ）划为n 个区间，取每个小区间的中心频率()1,2,mid i n i n −=…,处的谱密度值()q mid i G n −代替()q G n 在整个小区间内的值，则离散化后近似为：()21nz q mid i i i G n n σ−=≈⋅∆∑ （3）小区间内要找到具有频率mid i n −且标准差为：()q mid i i G n n −⋅∆，则正弦波函数为：()()2sin 2q mid i i mid i i G n n n t πθ−−⋅∆⋅+将对应于各个小区间的正弦波函数叠加起来，可得路面随机输入：()()()12sin 2nq mid i i mid i i i q t G n n n t πθ−−==⋅∆⋅+∑（4）1.3 路面建模设空间频率范围为-1-10.011m 2.83m n <<[6]，车速为20m/s，利用三角级数构建C 级路面。
沥青路面车辙计算模型及参数研究
定 。为 了适 用这种 一般情 况 ，所 以在 有 限元分 析
易 的找 出弹性 应变 和非 弹性 应变 ， 即蠕变 应变 ， 在
时 间的 某一 个 点 ，它应 当包 括粘 塑性 应变 和 一部
材 料非 线性 问题 有 限元 分析 的基 本 问题 有两
显然 ，沥 青 混合 料 的塑性 性质 ，例如 塑性 应
变 和 粘塑 性应 变 ，能 产生 永久 变形 ，而粘 塑性 应
变 在 重复 荷载 作 用下 是有 累积 的 。所 以只剩 下 粘 塑 性 的部 分 了 。但 是 ，很 难 区分粘 弹性 部分 和粘
拟 沥青 路 面结构 。 青混合 料是 一种粘 弹 性材料 ， 沥
力 一应变 关 系呈线 性 。而非 线性结 构是 指结 构 的
刚度 随其变 形而改 变 的分析 问题 。所 有的物 理结
在 力 的作用 下会 发生 ３种变 形 ： 瞬时弹 性变 形 、 滞
后 弹性变 形和粘 性变 形 。粘弹 性理论 认 为 ，不 可
分析方 法 可 以在 一个 有限元 模 型里建 立 多个本 构 模型 进行 计算 ，这对 于特 性复 杂 的沥 青 混合料 和
线性弹簧 ・ 刚度是常数
非粘 结料 而言是 必须 的 。有 限元方法 还可 以解 决 发 生在 实 际柔性路 面 内的 力学 、水文 和热 的耦 合 问题 。 同时 有限元 软件 还可 以建 立 ３ Ｄ模 型 ， 过 通 模拟表 面层 作用 的 单轮动载 以及 完 整车 辆的多 轴 动载 等 ， 处理 动载 影响 （ 如疲 劳破坏 ）等 问题 ， 这 些都 是传 统方 法无 法解 决的 ¨ 。 ２ ｆ ］
沥青路面施工碳排放来源及计算模型赵瑜隆董舒静展玉华吴国华马文龙唐文豪
沥青路面施工碳排放来源及计算模型赵瑜隆董舒静展玉华吴国华马文龙唐文豪发布时间：2023-08-04T05:40:57.247Z 来源：《工程建设标准化》2023年10期作者：赵瑜隆董舒静展玉华吴国华马文龙唐文豪[导读] 随着经济的发展，现在对公路工程的建设标准越来越高，面对资源消耗，如何把对环境的影响降到最低成为焦点。
在公路工程建设中碳排放问题不可或缺，其中沥青路面的碳排放问题占主要因素。
故本文对沥青路面的碳排放来源，并对碳排放量化模型进行了研究，找出碳排放量较大的环节，采取相应的措施减少碳排放，从而促进公路建设的可持续发展。
山东交通学院交通土建工程学院山东济南 250357摘要：随着经济的发展，现在对公路工程的建设标准越来越高，面对资源消耗，如何把对环境的影响降到最低成为焦点。
在公路工程建设中碳排放问题不可或缺，其中沥青路面的碳排放问题占主要因素。
故本文对沥青路面的碳排放来源，并对碳排放量化模型进行了研究，找出碳排放量较大的环节，采取相应的措施减少碳排放，从而促进公路建设的可持续发展。
关键字：沥青路面；碳排放；计算模型前言随着人们对环境保护意识的增强，碳排放问题越来越受到关注。
公路建设是一个碳排放量较大的行业，其中沥青路面施工过程中的碳排放量占比较大。
因此，对沥青路面施工的碳排放进行量化分析，对于制定低碳公路建设政策、降低公路建设对环境的影响具有重要意义。
通过对沥青路面施工过程中的碳排放进行量化分析，可以了解公路建设对环境的影响程度，为制定低碳公路建设政策提供科学依据。
通过对沥青路面施工过程中的碳排放进行量化分析，可以找出碳排放量较大的环节，采取相应的措施减少碳排放，从而促进公路建设的可持续发展。
通过对沥青路面施工过程中的碳排放进行量化分析，可以了解企业在公路建设过程中的碳排放情况，为企业制定碳减排计划提供参考。
通过对沥青路面施工过程中的碳排放进行量化分析，可以让公众了解公路建设对环境的影响，增强公众对公路建设的认识。
3d模型路面的建模标准
3d模型路面的建模标准
建模标准是根据具体的需求和要求而定的，但以下是一些常用的建模标准，适用于3D路面建模：
1. 尺寸准确性：确保模型的尺寸与实际路面相符。
可以通过参考现有的地理数据或测量实际路面来获得准确的尺寸。
2. 拓扑结构：路面模型应该具有合理的拓扑结构，以便在渲染和动画过程中获得更好的效果。
避免不必要的多边形和复杂的几何形状，同时确保模型具有足够的细节来呈现真实感。
3. 材质和纹理：为路面模型选择适当的材质和纹理，以使其看起来更加真实。
考虑路面的材质类型（如沥青、水泥等），并使用合适的纹理图像来增强细节和质感。
4. 真实度：努力使模型尽可能地与实际路面相似。
注意路面的特征，如边界线、标记、坑洼、裂缝等，并在模型中予以准确再现，以增加真实感。
5. 可编辑性和优化：确保模型易于编辑和修改，并尽可能减少模型的多边形数量，以提高渲染和动画性能。
6. 兼容性：最好使用广泛支持的3D文件格式（如.obj、.fbx等），以便在不同的软件中导入和使用路面模型。
当然，以上只是一些常见的建模标准，具体的要求可能因项目而异。
为了获得最佳效果，还应该参考相关行业标准和最佳实践。
基于路面识别的自适应天地棚混合控制算法研究
由度半主动悬架的系统动力学模型。
该模型虽未对车身的侧倾与图1 二自由度1/4半主动悬架式中：m s为簧载质量的数值，单位kg；m t为非簧载质量的数值，单位kg；c0为悬架基础阻尼的数值，单位N/(m/s)；c f为可调阻尼系数的数值，单位N/(m/s)；k s、k t为悬架刚度系数的数值，N/m；x s为簧载质量位移的数值，单位m；x t为非簧载质量路面的接触性，路面激励的幅值随时间增大而递减，式中：x r(t)为路面垂向位移的数值，单位为频率数值，单位rad/s；v为车速数值，单位量纲；A0为初始路面振幅的数值，单位1.3 随机路面模型随机路面是最接近车辆实际运行工况的路面条件，考虑到路式中：n c为空间截止频率的数值，单位频率的数值，单位m-1；G0为路面不平度系数，无量纲高斯白噪声，无量纲；d为轮距的数值，单位的数值，单位m；x1、x2为状态变量，无量纲。
2 自适应控制策略研究2.1 路面频率识别因路面激励的频率输入与悬架振动的频率有较强的相关性，可通过采集减振器垂向振动的频率来替换路面激励输入的频率。
本文通过采用一阶过零点穿越法对频率进行估算，该算图2 路面频率识别模型式中：F ground为地棚阻尼力的数值，单位阻尼系数的数值，单位N/(m/s)。
2.2.3 SH-GH控制算法原理考虑到天棚控制与地棚控制分别只能改善车辆的平顺性与式如下：式中：F f为天地棚混合控制阻尼力的数值，单位权系数，无量纲。
图3 对扫频路面的识别结果与λground。
其表达式如下式中：λsky、λground分别为天棚控制与地棚控制的自适应增益系数，无量纲。
式中：F sky为天棚阻尼力的数值，单位数的数值，单位N/(m/s)。
2.2.2 地棚控制算法原理地棚控制算法与天棚控制算法的思路类似，假设一个虚拟的4和图5所示。
图4 随机路面下各评价指标对比曲线表1 有无自适应SH-GH 控制的悬架性能对比图5 扫频路面下各评价指标对比曲线性能指标参数被动悬架自适应SH-GH随机路面扫频路面随机路面扫频路面车身垂向加速度/（m/s 2）0.85181.05340.72810.8812轮胎动变形/m0.00190.00760.00180.0069仿真结果表明，配有自适应SH-GH 控制器的半主动悬架的车身垂向加速度（Sprung Mass Acceleration，SMA）与轮胎动变形（Dynamic Tyre Deformation，DTD）的均方根值均有不同程度的下降，具体数值如表1所示。
5.4 路面不平度统计特性
其中： 、输出谱矩阵的对角线元素为输出信号的自功率谱。 其中：1、输出谱矩阵的对角线元素为输出信号的自功率谱。对 输出信号的自功率谱进行积分才能得到输出信号的均方值。 输出信号的自功率谱进行积分才能得到输出信号的均方值。 2、频率响应函数的谱矩阵中，各元素分别为单输入系统的频响函 、频率响应函数的谱矩阵中，各元素分别为单输入系统的频响函 单输入系统 求解此频响函数时，可令其它输入信号为0。 数，例如 H z ~ q ( f ) ，求解此频响函数时，可令其它输入信号为 。
5.4 路面不平度统计特性
（一）路面不平度定义 路面不平度函数是指路面相对于基准水平面的高度 路面不平度函数是指路面相对于基准水平面的高度 q , 沿道路走向长度I 沿道路走向长度I的变化 q ( I ) ，也称为路面纵断面曲线。 也称为路面纵断面曲线。 也称为路面纵断面曲线
q
q3 ( I )
q2 ( I )
双对数坐标系
2）空间频率下路面不平度的速度功率谱和加速度功率谱 空间频率下路面不平度的速度功率谱和加速度功率谱 由不平度函数q(I 对纵向长度 对纵向长度I 由不平度函数 I)对纵向长度I的一阶导数和二阶导 可得空间频率的速度功率谱和加速度功率谱。 空间频率的速度功率谱和加速度功率谱 数，可得空间频率的速度功率谱和加速度功率谱。
∆f = u∆n
对车辆平顺性有效的路面波长 通常在 0.35m < λ < 91m
−1 0.011 −1 即频率： m < n < 2.83m 即频率：
思考：有效的路面波长如何确定？ 思考：有效的路面波长如何确定？ 常用车速：36～ 常用车速：36～108km/h u=10～ 即u=10～30m/s 所以，可以保证时间频率范围 所以，可以保证时间频率范围 保证 0.33～28.3Hz， 0.33～28.3Hz，其覆盖车身质量部 分的固有频率1 2Hz和车轮质量部 分的固有频率1～2Hz和车轮质量部 分固有频率10～15Hz。 分固有频率10～15Hz。 10
汽车理论第6章 汽车的平顺性2016
16
a(t)
aw(t)
加权函数w(f )的滤波网络 根据IS02631-1:1997(E)设定系数
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
四、平顺性的评价方法
(一)基本的评价方法
2. 对记录的加速度时间历程 间 程a(t)进行频谱分 行 谱 析得到功率谱密度函数 Ga f
汽车理论 Automotive theory
第六章
汽车的平顺性
内容概要
平顺性的基本概念 路面不平度输入 人体对振动的反应以及平顺性评价方法 平顺性研究基本方法、两自由度振动系 平顺性研究基本方法 两自由度振动系 统 主动悬架（了解）
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
11
靠背
脚
2016/4/12
汽车理论 wangjx@
三、人体对振动的反应
人体对不同频率的振动敏感程度不同 1.
zs 最敏感的频率范围是4～12.5Hz
在4～8Hz频率范围，人的内脏器官产生共振 频率范围 人的内脏器官产生共振 8～12.5Hz频率范围，对人的脊椎系统影响很大
2016/4/12 汽车理论 wangjx@
wi是功率谱密度为0.1的 白噪声 （Simulink Si i 中的缺省值）
7
二、路面不平度输入
nc =0.01(cycle/m)，车速为20m/s
10 10 10 10 10 10 10
-2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
评价方法： 评价方法
根据乘员舒适程度评价
2016/4/12 汽车理论 wangjx@
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