[发明专利]一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置

说明书

本发明公开了一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置，包括：模型建立单元，在模拟器中建立车轮模型、沥青路面模型，沥青路面模型整体与水平面的夹角在一定范围内进行可调节，模拟实际纵坡的坡度；形变计算单元，设置施加于车轮上的双向荷载，根据设置的路面坡度、路面压力参数、车轮变形系数、载荷重力系数，两模型相互作用受到的应力引起模型对应形变；切片检测单元用于对模型进行切片，并获得准确的模型接触处形状；车辙生成单元，用于确定车辙深度，生成车辙。利用本发明可建模纵坡条件下的车辙。

技术领域

本发明涉及车辙建模技术领域，具体涉及一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置。

背景技术

目前，使用沥青混合料车辙试验来评价沥青混合料的抗车辙性能，车辙试件往往处于水平状态，往返碾压速度为21次往返/min，试验温度为60℃，采用动稳定度评价指标。但是，标准车辙试验条件无法模拟纵坡条件下的载荷作用方式。

车辙为往返多次长期累积下的变形效果，现实中实际操作实验，需要消耗大量的时间和精力。使用三维模型进行仿真的方式，对于多坡度的纵坡车辙仿真，往往需要有限元分析获得各位置的车辙深度，其过程中包含有大量无用或重复计算。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置，可由单组或多组静态受力形变模型形成完整动态车辙，能实现变化坡度的路面模型的车辙生成。

一种能够模拟纵坡条件下沥青路面车辙的仿真装置，包括：

模型建立单元，在模拟器中建立车轮模型、沥青路面模型，沥青路面模型整体与水平面的夹角在一定范围内进行可调节，模拟实际纵坡的坡度；

形变计算单元，设置施加于车轮上的双向荷载，根据设置的路面坡度、路面压力参数、车轮变形系数、载荷重力系数，两模型相互作用受到的应力引起模型对应形变；

切片检测单元包括模型切片模块、面积统计模块、切片范围确定模块、切片形状融合模块：

模型切片模块，设定间隔距离，对变形的车轮模型和变形的沥青路面模型按间隔距离进行切片，切片平面平行于路面；

面积统计模块，对车轮模型，统计每个切片上车轮模型部分面积，对道路模型，统计每个切片上非模型部分的空洞面积；

相关切片确定模块，按照车轮与路面的上下位置关系，自顶向下拟合车轮模型部分面积随切片的变化曲线，当曲线上数值骤然减小到0，则该数值对应切片的上面一个切片上车轮模型切面形状为两模型接触处的形状C1；自顶向下拟合空洞面积随切片的变化曲线，当曲线上数值骤然减小到0，则该数值对应切片的上面一个切片D0上空洞形状为两模型接触处的形状C2；自底向上拟合空洞面积随切片的变化曲线，当曲线上数值骤然增大到无穷大，则该数值对应切片的下面一个切片D1为路面最上端面；

切片形状融合模块，对C1和C2进行融合，得到准确接触处形状；

车辙生成单元包括深度确定模块、沥青路面形变深度信息获取模块、车辙深度获取模块：

深度确定模块，D1切片位置为深度坐标系基准面，D1切片对应的深度值为0，空洞区域像素数值标记为0；D1到D0之间的切片深度值自顶向下递增，设置各切片中空洞区域的像素值为对应切片的深度值，得到具有深度信息的多通道图像，每一通道对应一个切片；

沥青路面形变深度信息获取模块，对多通道图像进行逐像素分析，每一个像素位置取各通道图像对应像素的最大值，得到单通道沥青路面形变深度信息图像；

车辙深度获取模块，按照车轮轨迹，叠加车轮滚动过程中每个时刻的沥青路面形变深度信息图像，对叠加后的图像进行融合，得到车轮轨迹的车辙深度信息。

所述按照车轮轨迹，叠加车轮滚动过程中每个时刻的沥青路面形变深度信息图像具体为：