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。

车辆地面力学土槽试验技术研究进展

土槽试验是车辆地面力学研究的重要手段。文章综述了国内外典型土槽试验系统的最新研究进展,其中着重分析了各系统的功能特点和技术水平,在此基础上指出了土槽试验技术的未来发展趋势,最后对国内土槽试验技术研究存在的问题进行合理地分析,并提出了相应的对策建议。

车辆地面力学弹塑性本构关系

首次对车辆地面力学中常用的等向强化屈服准则进行了总结，建立了便于数值分析的弹塑性本构模型的统一表述，推导了适合数值分析的车辆地面力学中常用等向强化屈服准则相对应的屈服函数、等效屈服应力及参数，为用数值模拟方法研究车辆行走机构与地面相互作用奠定了基础。

颗粒-车辆地面力学方法对滑转率的对比计算研究

本文针对运用散体单元法建立的颗粒轮胎和颗粒地面模型，提出了颗粒-车辆地面力学（GVT）方法的概念。运用GVT方法对驱动轮的滑转率进行了计算分析，并与试验数据进行了对比研究，发现GVT方法计算结果与试验值有很好的一致性，可以很好地研究车辆地面力学中的驱动轮滑转问题。

考虑地面变形特性的车辆地面耦合系统的建模与仿真

利用虚拟样机技术,在ADAMS/View环境中建立某款铰接式自卸车的刚柔耦合的多体动力学模型,并通过整车道路模拟试验验证了模型的准确性。同时以汽车地面力学为基础,综合考虑轮胎与地面的接触变形特性,建立轮胎—变形地面接触模型,并将该模型以S-函数形式描述,生成Matlab/Simulink仿真模块。通过ADAMS/Control将车辆模型输出到Simulink中形成车辆模型子模块,与轮胎—土壤接触模型进行集成,从而建立考虑地面变形特性的车辆地面耦合系统模型及其仿真平台,为研究车辆地面耦合问题以及车辆系统的优化提供有效的方法和工具。

基于车辆动力学模型的动态质量测试方法在非公路宽体车上的应用

本文研究了非铺装道路情况下非公路宽体车的动态质量测定问题,针对现有车辆质量测试的不足,提出了基于车辆动力学模型的动态质量测试方法,该方法首先需要建立精确的车辆动力学和地面力学模型,基于现有无人驾驶硬件平台设计了专门的动态质量测试系统,分析了测试过程的偏差数据并在算法中剔除异常数据,车辆质量数据通过均方根值持续累计并实时显示在测试监控界面上,通过测试数据表明:上述方法获取的数据有效且误差较小,具有很大的现实意义,对于无人驾驶车辆经济性控制算法具有决定性作用。

基于多体接触碰撞的松软地面车轮沉陷仿真

提出了一种大规模多体系统接触碰撞理论与车辆地面力学理论相结合的仿真方法,并基于多体动力学仿真平台开发了车轮土壤相互作用仿真模块。基于该方法建立的土壤动力学模型和车轮土壤接触碰撞模型,进行了车轮沉陷的仿真。根据记录,在普通配置台式计算机上模拟土槽系统30 s的运动,仅需20 min。在相同实验条件下,仿真结果与土槽实验结果趋势一致,仿真曲线与土槽实验曲线吻合良好。由此表明该仿真算法能够满足越野行驶仿真的需要。

火星表面土壤力学性能参数研究

行星表面的土壤力学特性及基于轮壤接触力学的牵引性能是星球车行走系统设计过程的重点。以车辆地面力学理论为基础,总结分析了月壤及火星土壤力学参数特点。基于模拟月壤力学参数模型建立方法,提出疏松细粒类、适中块状类、密实硬质类三种类型的模拟火星土壤力学参数模型,涵盖火星表面从低承载力到硬实地面的表层土壤类型,为模拟火星土壤制备、建立火星车轮壤力学模型、进行星球车行走系统设计及地面牵引性能试验提供技术支持。

基于虚拟样机的桁架式喷洒车稳定性动力学仿真

为了提高卷盘式喷灌机桁架式喷洒车爬坡和抗倾覆能力,克服喷洒车试验周期长、成本高、试验优化能力受限制的缺点,采用虚拟样机软件ADAMS建立JP75型喷灌机桁架式喷洒车的动力学参数化仿真模型,对喷洒车的纵向、横向抗倾覆性以及爬坡能力进行了仿真。分析了不同坡度角工况下影响桁架式喷洒车爬坡和抗倾覆能力的几种关键因素,采用二分法控制仿真坡度角的变化,对各因素的影响程度进行了仿真试验研究,提高了仿真速度。通过对影响爬坡和倾覆性能较大的地面粘附系数、质心高度、轮距等关键因素进行优化,使临界爬坡角比现有喷洒车提高了21.48%。优化后新机型的试验运行结果表明,在同样坡度工况下新机型倾覆次数明显减少,能够达到的最大爬坡角得到提高,仿真优化取得明显效果。

车辆—路面器材相互作用机理研究

为分析机械化路面器材保障车辆装备通行能力,探讨路面器材装备的主要结构形式和受力特点。提出路面器材通过性计算的U形沉陷和V形沉陷模式,根据能量原理定义挂钩牵引力功为驱动功和阻力功之差,并分别计算两种模式下车辆通过性评判准则及适用范围,探讨沉陷量、附着系数和变形系数对车辆通过性的影响。通行试验表明,能量判据理论预测机械化路面器材车辆通过性是一种简单合理的工程实用方法。

确定松软地面剪切特性模型参数的新方法

分析了松软地面剪切特性曲线的特点 ,提出了确定松软地面剪切特性模型参数的新方法——转换加权最小二乘法 ,对最小二乘法进行了推广 ,采用该方法建立了确定常用松软地面剪切特性模型参数的公式。编制了松软地面剪切特性分析软件 。

复杂地面车辙识别试验与验证

火星表面地形地貌复杂,为了保证火星车行驶安全,需要对巡视器周边土壤的图像信息进行判别和分类。首先,根据试验场地和图像信息等对图像进行预处理,建立鸟瞰图像。接着,以鸟瞰图像为基础建立图像块并建立数据集,建模集和预测集分别包含315组和135组数据。然后,在划分的数据集基础上建立神经网络模型,并对数据进行训练和分类。最后,根据得到的分类模型对图像进行分类,得到感兴趣区域。分类结果表明:应用ResNet50得到的模型其建模集和预测集的分类准确率分别为75.56%和81.48%。该方法可实现巡视器周边地表类型的分类,并提取图像的感兴趣区域,以便实现更为精准的判别,可用于实现火星车通过性感知、风险预测和路径规划,为未来智能星球车移动系统研制和探测提供理论和技术支持。

刚性轮—土壤相互作用的多体动力学仿真研究

车轮与松软地面相互作用的研究对越野车辆的设计、性能评价和行驶操作等至关重要。提出了一种新的多体系统大规模接触碰撞理论与地面力学理论相结合的车轮土壤相互作用仿真方法。基于自行开发的多体动力学仿真软件研制了车轮土壤相互作用模块并构建了单轮土槽多体仿真模型。对相同实验条件下得到的仿真与实验结果的对比分析表明,该仿真算法具有较高的工程实用性。

月面巡视探测器纵向动力学研究与仿真

针对月面巡视探测器(月球车)在复杂月面环境下的行驶性能作了系统研究。由于月球车的行走系统的性能直接影响其在月面上的行走行为,因此有必要对其进行爬坡、涉坑、越障等动态特性的仿真分析。根据传统的车辆地面力学的基本知识,推导了刚性轮在月壤上行驶的动力学模型,并针对一些典型路面进行了仿真分析。仿真预测结果显示,微重力下月球车的牵引与通过特性与在地球上有很大差别。

描述松软地面剪切特性的模型及其参数的确定

分析了Ｊａｎｏｓｉ剪切特性模型的特点，对确定Ｊａｎｏｓｉ模型参数的方法进行了改进。提出了描述松软地面剪切特性的双曲线模型、改进的双曲线模型、纯指数模型和确定它们的参数的方法。编制了松软地面剪切特性分析软件，并用于研究某典型沙地的剪切特性。

移动荷载作用下土的力学分析

在有限元软件ANSYS中建立三维有限元模型,研究道路结构中土基层的应力分布规律;用移动的恒定荷载模拟理想情况下车辆与地面相互作用的情形,用移动的简谐荷载模拟不平整地面上的车辆行走状况,分别考察荷载和车速对结构应力、应变和位移的影响。结果表明:最大等效应力、最大压应力和位移与荷载均呈线性关系增加,而与车速呈二次关系减小;同荷载、同速度下,恒定荷载作用时的最大等效应力和竖向位移均比简谐荷载作用时大,而最大压应力却比简谐荷载作用时小。

地面机器系统的研究现状及展望

回顾了国际地面力学学科的发展情况、国际地面车辆系统学会的成立及发展的情况 ,以及中国的地面机器系统学科从 1 95 1年开始至今的研究情况及研究成果。阐述了地面力学学科的研究内容以及对农林业、工业、国防、交通等领域所起的巨大作用。文中还介绍了 Bekker等人对地面力学学科所作的贡献 。

履带车辆附着性能研究综述

履带车辆的动力源于内燃机,但当内燃机能够提供足够大的动力时,地面给履带的附着力不够时,也会导致履带车辆打滑,严重时甚至会陷车,因此研究履带车辆附着特性,对提高履带车辆的附着性能和牵引性能具有重要的指导作用。在大量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履带车辆附着性能研究的现状,同时针对该领域研究目前存在的一些问题,提出了一些探讨方法及见解。