基于应力分布的月球车轮地相互作用地面力学模型

轮地相互作用地面力学在月球车的设计、性能评价、控制和仿真等方面具有重要作用,是目前基于动力学进行月球车相关研究的瓶颈。基于此,利用针对月球车开发的车轮—土壤相互作用测试系统进行试验,结合试验数据对传统车辆轮地相互作用正应力和切应力分布模型进行修正,并分析月球车轮刺高度对应力分布的影响,从而提出随滑转率变化改变沉陷指数的经验公式,以反映土壤侧向流动等引起的滑转沉陷。对应力分布公式积分得到集中力/力矩计算模型,并结合试验数据进行验证。在载荷为80N,滑转率从0.05增加到0.6时,模型对于车轮垂直载荷、挂钩牵引力和驱动力矩的计算值与试验数据相比,相对误差不超过10%。模型能够反映滑转沉陷和轮刺效应,可以有效地用于月球车轮地相互作用力学的计算。

履带机械地面力学建模及牵引性能仿真与试验

针对现有履带机构仿真模块难以适用于无支重轮式矿用履带车辆的局限性,通过分析履带-地面交互力学机理,以每块履带板与地面的力学作用为基元,根据Bekker理论建立了履带沉陷、地面垂直力、牵引力、侧向力、行驶阻力的数学模型,并基于此模型和FORTRAN语言开发了履带-地面交互力学用户子程序.将该模型结合多体动力学仿真软件ADAMS的二次开发技术,建立了某型矿用履带车辆虚拟样机模型,并进行了牵引性能动力学仿真分析.研究表明,该仿真模型能够对行驶阻力和挂钩牵引力进行分析预测,误差小于15%,在允许范围之内,可以作为履带机构牵引设计的工具,且具有更好的普适性.

地面力学及其在行星探测研究中的应用

地面力学是研究越野行驶中机器与地面相互作用的一门力学学科,包括对机器通过性的预测和评价,行走机构的优化设计以及对地面可行驶性的预测判断等几个方面.首先简介地面力学的研究方法、试验仪器和设备以及主要的成果和结论,其中包括在这些方面的最新研究进展情况.之后重点介绍行星探测领域中所开展的地面力学研究,主要从行星探测器设计阶段对地面力学理论和方法的应用、行星模拟土壤研制和力学特性研究、行星就位土壤力学参数测量等几个方面进行了综述.最后对这一领域今后的研究方向进行了探讨.

月球车坡路行驶地面力学模型与运动性能分析

坡路是崎岖月面环境的典型路况,在分析月球车轮地相互作用模型基础上,建立月球车坡路行驶地面力学模型。同时考虑到前面车轮对月壤扰动变形的影响,在表征不同车轮的沉陷量时,引入沉陷率系数。建立月球车三维可视化仿真平台,并通过对比仿真试验结果与实车试验数据,验证仿真的正确性。通过月球车坡路行驶运动过程仿真分析,给出月球车坡路行驶运动控制策略:当坡度角大于26.6°时,应进行避障,而当月球车具有足够的车轮牵引力时,应控制车轮速度,使月球车在最佳滑转率下行驶。

农用全地形仿形行走底盘地面力学特性

针对减少农田土壤机械压实的技术措施,在常规轮式行走机构的基础上,提出配备超低气压轮胎的农用全地形仿形行走底盘的解决方案。建立了超低气压轮胎的地面力学模型,研究了配备超低气压轮胎的农用全地形仿形行走底盘的地面力学特性,并与现有的四轮驱动拖拉机进行对比分析,结果表明,农用全地形仿形行走车能够有效减小土壤机械压实,且牵引性能良好,满足现代农业的发展需要。

基于地面力学的月球车爬坡轮—地相互作用模型

月球车爬坡地面力学模型在月球车的设计、越障性能评价、控制和仿真等方面具有极其重要作用.利用月球车轮地相互作用测试系统进行车轮爬坡性能实验,结合实验数据在传统车轮—土壤相互作用应力分布模型之上推导出爬坡轮—地相互作用模型,同时考虑爬坡角度对浅层月壤应力分布的影响,提出了随滑转率变化的沉陷因数经验公式,来反映月壤压实、刮带、侧向流动等引起的滑转沉陷.通过对应力分布公式进行积分转化得到集中力/力矩计算模型,利用ADAMS二次开发的柔性爬坡仿真环境并结合实验数据进行模型验证.在斜坡角度为16?,载荷为100 N,当滑转率从0增加到0.6时,将模型的车轮斜坡法向载荷、挂钩牵引力和驱动力矩的计算值与实验数据相对比,结果相对误差不超过10%,因而该爬坡模型可以有效地用于月球车轮地相互作用的力学计算.

地面力学在火星壤力学参数估计研究中的进展与展望

掌握火星土壤的力学参数是保障火星车顺利完成巡视探测的关键。通过对已成功开展的火星巡视探测任务进行汇总,探讨了复杂火星地貌对火星车移动性能的影响,分析了基于地面力学理论的火星土壤力学参数估计方法,包括:基于车轮的火星壤在轨力学参数估计方法和基于轮壤力学模型的力学参数辨识方法。最后,对未来关于地面力学在星壤力学参数评估进行了探讨。

履带车辆地面力学仿真研究

ATV(ADAMStrackedvehicle)是基于虚拟样机分析软件ADAMS的一个专门分析履带车辆的工具箱。该文通过对土壤弹塑性力学本构关系的引入,对ATV中的三种车辆地面力学模型进行了研究,分析了三种地面模型的参数对车辆行驶性能的影响,得出了各个地面模型所适合的实际路面。最后,建立履带车辆模型,对三种地面模型进行了试验仿真分析,为后期的车辆行军试验仿真提供了路面依据。

基于车辆地面力学沙漠沙结构性本构模型的建立

结合沙漠土壤的三轴试验资料,将岩土力学研究中描述土结构性的定量参数(应变综合结构势)引入土的强度变形特性分析.根据该参数对同一围压下不同含水率沙的应力-应变曲线具有较好的归一化作用,用类似邓肯-张模型的处理方法构造沙漠沙结构性本构模型,并提出获得模型参数的试验方法.试验与仿真结果表明该结构模型能较好反映不同含水率下沙漠沙的应力-应变关系.

汽车地面力学中土的弹性本构模型研究

综述了汽车地面力学中土的线性弹性本构模型、非线性弹性本构模型及常用的土的线性弹性本构参数、非线性弹性本构参数，并对汽车地面力学中土的弹性本构关系的研究进行了分析与展望。

基于地面力学的变质心月球探测车移动性能

简要介绍了变质心月球车(CMR-1)的设计要求和机械结构,并基于地面力学的知识,从分析月球车轮地接触力学特性入手,对变质心月球车行走过程中车轮下陷量、运动阻力和牵引力等进行了分析。通过对移动性能的分析,得到了构型参数(车轮参数、质心位置)和地形参数与下陷量、运动阻力、牵引力等性能参数间的关系曲线,给出了月球车车轮、质心位置和轮距等构型参数的设计原则,论证了质心对于月球车移动性能的重要性。最后对变质心月球车进行了仿真分析,验证了其优越的越障性能。

月/星球车轮地作用地面力学模型及其应用研究

美国火星探测车取得了巨大的成就,拓展了人类对于火星的认识水平,同时在世界上掀起了利用轮式移动机器人（漫游车）进行星球探测的热潮。未来的星球探测任务要求星球车能够自主运行于更加富有挑战性的松软崎岖地形环境当中。轮地相互作用地面力学可广泛应用于星球车设计研发和遥控探测的各个方面,是星球车性能提高的一个瓶颈问题,因而成为一个新的研究热点。常用的传统车辆模型主要面向车辆设计过程且精度不高,针对星球探测车进行地面力学的试验、理论和应用方法研究是极其必要的。

基于地面力学的筛网轮牵引通过性研究

筛网轮具有质量轻、转向阻力小等优点,但其在松软干沙路面上的牵引通过性研究比较少。本文设计了轻型轮壤土槽测试系统,以车轮沉陷量、驱动扭矩、挂钩牵引力和牵引系数为指标,在土壤松散和自然状态下进行筛网轮和圆柱轮牵引通过性对比试验,基于轮辙非接触测量获取筛网轮表观沉陷量。结果表明:试验条件下,筛网轮实际沉陷量范围分别为13.1~26.3 mm(松散状态)和8.1~18.7 mm(自然状态),较圆柱轮平均分别增加了26.4%(松散状态)和22.7%(自然状态);随着滑转率的增加,筛网轮表观沉陷量呈现减小趋势,圆柱轮则呈现先增加后减小趋势。车轮驱动扭矩、挂钩牵引力随着滑转率的增加而增加,牵引系数呈现先增加后减小趋势;筛网轮驱动扭矩最大值分别为3.18 N·m(松散状态)和3.76 N·m(自然状态),筛网轮挂钩牵引力最大值分别为8.46 N(松散状态)和9.9 N(自然状态),自然状态土壤较松散状态时挂钩牵引力平均提高了16.7%;与筛网轮相比,圆柱轮驱动扭矩较筛网轮平均提高了45.2%,挂钩牵引力则平均提高了30.9%(松散状态)和33.6%(自然状态);筛网轮牵引系数明显较圆柱轮大,自然状态下筛网轮牵引系数最大值为0.29,较松散状态下提高了17.9%。综合考虑车轮沉陷量、牵引系数的影响,筛网轮在干沙路面上比圆柱轮具有更好的牵引通过性。

地面力学参数综合测试系统设计与试验

为了改进贝氏仪不依赖大型设备时测试范围的局限性和地面力学参数测试手段的分散多样性,设计了一种室内外两用的地面力学参数综合测试系统。测试系统贯入、扭转过程互不干涉,实现测试及数据处理的独立性。可选择电动机驱动或手动驱动。借助丝杠升降机传动,仪器具有较高的运行控制精度和测试量程。系统借助拉线位移传感器和力、扭矩传感器可实时同步获取纵深行进动态信息、土壤承压力和土壤抗剪切力等信息,可实现计算机远程控制和数据采集记录及处理自动化。实验室压实制备湿润砂土,通过剪切盘剪切试验得砂土内聚力为3.14 kPa,内摩擦角为38.2°;通过压板试验得砂土变形指数为0.963,粘聚变形模量为178.73 kN/m^(n+1),摩擦变形模量为11 908.40 kN/m^(n+2)。试验表明,该仪器具有较高的可靠性和实用性。

车辆地面力学研究综述

车辆地面力学的研究主要目的是利用理论分析和试验的方法来预测和分析车辆的行驶阻力、越障能力、振动问题以及车辆的优化设计等。选择合适的理论模型或者研究方法对于分析车辆和地面相互作用的相关问题的正确性和经济性都至关重要。在广泛查阅资料和项目研究的基础上,从研究内容、发展概况和研究方法三个方面综述了车辆地面力学的研究现状。针对目前研究所存在的一些问题,从研究方法、理论模型和土壤参数的获取出发提出了一些探索性的研究方向,对车辆地面力学的进一步发展研究提供有益参考。

车辆地面力学土壤动力学建模和应用

在总结了越野行驶相关土壤物理机械性质的基础上,提出了一种土壤动力学建模方法。仿真与实验结果的对比显示出本模型具有良好的应用价值。

车辆地面力学研究现状与展望

车辆地面力学是一门将车辆动力学与土力学相结合的交叉学科,主要涉及车辆、地面及其相互作用的动力学等方面问题的研究。在广泛调研基础上,综述了该领域目前的研究现状、研究手段及方法,同时结合国内的实际情况,指出了该领域的发展所需解决的新问题。对今后车辆与地面相互作用问题的进一步深入研究具有重要的参考价值和指导意义。

履带地面力学研究综述

车辆地面力学是研究车辆与地面间力学关系的边缘学科,主要涉及车辆、地面及其相互作用的动力学等方面问题的研究。履带车辆因其具有良好的越野机动性能,在军事领域应用较广泛,所以研究履带-地面相互作用对于提高军事战斗能力具有很大帮助。在广泛查阅资料及项目研究的基础上,综述了履带地面力学研究方法的发展现状。同时结合我国的实际情况,对该领域的研究提出探索方法及方向。对履带地面力学分析研究具有参考和指导作用。

颗粒流法在车辆地面力学研究中的应用与探索

研究车辆地面力学的主要方法和理论大致分为:纯经验法、模型试验法、半经验法和数值模拟法。数值模拟法中,可分为两类:连续机理方法和离散单元法。连续机理方法以弹塑性力学理论为基础,将离散物质近似地作为一个连续体介质进行处理,这种方法侧重整个物体的力学行为,而忽略了物体中单元个体性质,难以准确模拟土壤类离散物质复杂的动态行为。颗粒流法是通过离散单元法建立圆形颗粒物质数值模型的方法,在分析车辆地面力学时表现出了极大的优越性,将颗粒流法和地面力学相结合的前景十分宽广。

基于地面力学的月面巡视探测器动力学实时交互仿真研究

通过自主研发的探测器移动性能土槽试验台进行了驱动轮牵引性能测试,结合试验数据推导了基于滑转率的推土阻力修正模型。同时依据该模型及松软土壤下地面力学理论,在Visual C++9.0平台下利用Vortex API构建了月面巡视探测器动力学仿真系统。通过驱动轮——模拟月壤仿真结果与试验结果对比验证了其准确性,并在此基础上对月面巡视探测器整车进行了建模,应用键盘及鼠标操作实现了基于地面力学的实时交互仿真。