汽车道路耐久试验的载荷配置装置研究

摘  要：从耐久试验的经验看，载荷配置装置研究至关重要，需采用科学方法，遵循合理耐久试验流程和程序，对载荷配置装置实施优化，借此提升试验水平，不断完善道路性能。通过施加交变载荷，获得道路耐久性提升的一些思考，总结出载荷施加程度对路基的影响，为今后的道路建设和路基维护提供参考。

关键词：载荷配置装置;耐久试验;汽车道路

引言：

研究发现，沥青层间接触很复杂，如果使用传统试验方法，需要考虑不间断接触条件。但实际接触压力并不是呈现均匀状态的，所以路面的受力反应，很容易出现高估和低估的可能。针对以上情况，需设计出完善的载荷实验装置，同时实施有限元分析，在此基础上研究公路荷载破坏力。

1载荷配置装置实现原理

载荷配置装置实现原理是：直流电动机（作为重要设备）提供实验装置的动力源，在此基础上发挥液压装置的作用，对实验路基施加载荷，借助传感器等配件，监测路基的受力变形。与此同时，在实验装置设计中，科学运用ANSYS分析软件，实施可靠有限元分析，得出的结论可用于汽车零件的优化设计。

2实验装置参数确定

2.2.1 荷载施加装置的选择

本套实验装置重点是怎样合理施加荷载，另外为提高试验精度和便利性，需保障荷载的施加装置自动化水平提升。从实际了解到，受到机械生产条件限制，目前荷载施加装置大体有两大种类，一是液压装置;还有一种是气动装置。现实使用中，由于其承载能力不同，需要考虑的因素众多。本套实验装置，在实施期间所要求的荷载变化区间明显，范围比较大，所以实际的压力值较高。基于此，汽车道路耐久试验的荷载施加装置选择应该以液压系统为主。

2.2.2装置动力源的选择

在实验操作中，动力源的选择较关键，需选用直流电动机。现实工作中，由于实验室条件有限，要控制好模拟小车的速度，将其调整为0.5 m/s。操作中查表知摩擦系数f为0.6（干燥沥青路面的）。根据以上数据，可以科学选择电动机的参数

3有限元分析

有限元分析软件ANSYS优势突出，在分析模块中集成了结构、流体、磁场等众多要素，是专业且通用的分析软件。获得业内高度评价。具体应用中，可以和CAD软件接口匹配并发挥作用，科学完成数据的传输，提高数据传输精度，所以是相对高级的CAE软件之一。在有限元分析中，Workbench是ANSYS的仿真平台，其主要功能是提供组件（API）。软件开发中，用户可通过研发程序，完整进行技术重新组合，形成基于研发流程的仿真体系。在装置应用期间，因为液压系统的荷载（基础试验参数）会在车体上直接模拟出，所以易产生应力集中效应。

3.1模擬车体的有限元分析

通过有限元分析思路，需营造ANSYS Work-bench 14.5的分析环境，借助有限元分析，模拟车体的总变形量，在此基础上得出等效应力从实践中看出，模拟小车的最大变形较为集中，主要在荷载施加处。基于此，在现实操作中，施加模拟小车荷载时，需综合考虑液压缸活塞的接触面积问题。提出可行改进方案，通过在端面套上法兰盘，增大接触面积。再借助计算机仿真手段，获得改良后的真实数据。改进后的车体，缩小了最大变形，同时等效应力也得到了控制。从以上结果可以看出，改进后的零件设计趋于理想。

3.2路基的有限元分析

路基面层三维模型具有重要作用，在ANSYS Workbench中生成后，将会指引设置出路基的参数。从以往研究成果中得知，路基面层的密度相对稳定，基本为1100 kg/m，与此同时材料为沥青。在掌握相关信息后，便可以在Engineering Data中完成科学参数的设置。操作中，需要将路基面层三维模型导入，设置有效的面层材料（借助ANSYS良好环境），科学、细致划分网格。在有限元分析中，为了使分析结果更逼真，更加接近于实际情况，科学思路是进行路基多点分析，确保分析结果精确度高，避免干扰因素的影响。

针对以上的分析结果，要提取出关键数值，分别是应点的最大变形以及对应的最大应力。通过这两项数据，绘制模拟小车应力变化图（在不同路基位置）。在试验环节中，需对其结果进行静态液压载荷施加，然后利用仿真手段，完整绘制变化趋势图，并进行不同点位的比对。通过比对后发现，采用荷载施加方法得到的仿真结果可靠性较高，比较贴合实际的结果，两者呈现的变化趋势相同。但在实际操作中，仿真值与真实值在应用期间有一定的拟合性，这一点不容忽视。由此可以得出，利用有限元方法操作上比较方便，可确保受力分析精准（路基的），同时全面掌握变形情况，在实际应用中有限元分析具有一定的切实可行性。

4结论

本文研究的内容是汽车道路耐久试验的载荷配置装置如何进行加载试验的问题，希望借此提升载荷配置装置自动化能力，分析路面荷载的情况以及对路基的影响。在具体应用环节中，借助仿真技术的运用，实施精准的实验装置配置。实验装置的设计中，为了确保装置使用效果理想，特采用了有限元分析的高质量方法，不断优化设计方案。再通过实验数据，总结出荷载对路基的影响规律。

本次装置研究主要结论如下：（1）荷载施加实验装置的设计，可真实模拟路面变形，掌握荷载真实情况。（2）有限元分析技术的高效渗透，对交变载荷实施了仿真分析，得出的结果非常可靠。（3）该装置配置方法可用于分析道路变形，推广价值较高。

参考文献：

[1]邓青青，程佳勇，季强.乘用车耐久性道路试验中NVH性能评估方法研究[J].上海汽车，2021（08）：9-14.

[2]曹立辉，董新年.汽车加速耐久试验方法研究[J].内燃机与配件，2021（12）：23-24.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2021.12.010.

作者简介：

乔永平（1985年4月16日—），男，汉族，内蒙古自治区扎兰屯市人，在职研究生，工程师，研究方向整车试验验证。