[發明專利]一種能夠模擬縱坡條件下瀝青路面車轍的仿真裝置

在審

• 申請號: 202210464732.0
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114861433A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 牛小虎;張灝;趙鑫;劉丹;趙亞萍;谷濤;馬柯;萬方;黃小青
• 申請（專利權）人: 許昌華杰公路勘察設計有限責任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種能夠模擬縱坡條件下瀝青路面車轍的仿真裝置，包括：模型建立單元，在模擬器中建立車輪模型、瀝青路面模型，瀝青路面模型整體與水平面的夾角在一定范圍內進行可調節，模擬實際縱坡的坡度；形變計算單元，設置施加于車輪上的雙向荷載，根據設置的路面坡度、路面壓力參數、車輪變形系數、載荷重力系數，兩模型相互作用受到的應力引起模型對應形變；切片檢測單元用于對模型進行切片，并獲得準確的模型接觸處形狀；車轍生成單元，用于確定車轍深度，生成車轍。利用本發明可建模縱坡條件下的車轍。

技術領域

本發明涉及車轍建模技術領域，具體涉及一種能夠模擬縱坡條件下瀝青路面車轍的仿真裝置。

背景技術

目前，使用瀝青混合料車轍試驗來評價瀝青混合料的抗車轍性能，車轍試件往往處于水平狀態，往返碾壓速度為21次往返/min，試驗溫度為60℃，采用動穩定度評價指標。但是，標準車轍試驗條件無法模擬縱坡條件下的載荷作用方式。

車轍為往返多次長期累積下的變形效果，現實中實際操作實驗，需要消耗大量的時間和精力。使用三維模型進行仿真的方式，對于多坡度的縱坡車轍仿真，往往需要有限元分析獲得各位置的車轍深度，其過程中包含有大量無用或重復計算。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術存在的缺陷，提出一種能夠模擬縱坡條件下瀝青路面車轍的仿真裝置，可由單組或多組靜態受力形變模型形成完整動態車轍，能實現變化坡度的路面模型的車轍生成。

一種能夠模擬縱坡條件下瀝青路面車轍的仿真裝置，包括：

模型建立單元，在模擬器中建立車輪模型、瀝青路面模型，瀝青路面模型整體與水平面的夾角在一定范圍內進行可調節，模擬實際縱坡的坡度；

形變計算單元，設置施加于車輪上的雙向荷載，根據設置的路面坡度、路面壓力參數、車輪變形系數、載荷重力系數，兩模型相互作用受到的應力引起模型對應形變；

切片檢測單元包括模型切片模塊、面積統計模塊、切片范圍確定模塊、切片形狀融合模塊：

模型切片模塊，設定間隔距離，對變形的車輪模型和變形的瀝青路面模型按間隔距離進行切片，切片平面平行于路面；

面積統計模塊，對車輪模型，統計每個切片上車輪模型部分面積，對道路模型，統計每個切片上非模型部分的空洞面積；

相關切片確定模塊，按照車輪與路面的上下位置關系，自頂向下擬合車輪模型部分面積隨切片的變化曲線，當曲線上數值驟然減小到0，則該數值對應切片的上面一個切片上車輪模型切面形狀為兩模型接觸處的形狀C1；自頂向下擬合空洞面積隨切片的變化曲線，當曲線上數值驟然減小到0，則該數值對應切片的上面一個切片D0上空洞形狀為兩模型接觸處的形狀C2；自底向上擬合空洞面積隨切片的變化曲線，當曲線上數值驟然增大到無窮大，則該數值對應切片的下面一個切片D1為路面最上端面；

切片形狀融合模塊，對C1和C2進行融合，得到準確接觸處形狀；

車轍生成單元包括深度確定模塊、瀝青路面形變深度信息獲取模塊、車轍深度獲取模塊：

深度確定模塊，D1切片位置為深度坐標系基準面，D1切片對應的深度值為0，空洞區域像素數值標記為0；D1到D0之間的切片深度值自頂向下遞增，設置各切片中空洞區域的像素值為對應切片的深度值，得到具有深度信息的多通道圖像，每一通道對應一個切片；

瀝青路面形變深度信息獲取模塊，對多通道圖像進行逐像素分析，每一個像素位置取各通道圖像對應像素的最大值，得到單通道瀝青路面形變深度信息圖像；

車轍深度獲取模塊，按照車輪軌跡，疊加車輪滾動過程中每個時刻的瀝青路面形變深度信息圖像，對疊加后的圖像進行融合，得到車輪軌跡的車轍深度信息。

所述按照車輪軌跡，疊加車輪滾動過程中每個時刻的瀝青路面形變深度信息圖像具體為：