轮面曲率半径对沙地刚性轮沉陷性能影响研究

轮面曲率半径对沙地刚性轮的沉陷性能影响至关重要。通过轮面承压试验、轮壤台架动态试验和离散元数值模拟分别对6种不同轮面曲率半径的平面、凹面和凸面沙地刚性轮在3种不同颗粒形状及粒径大小沙土上的沉陷性能进行分析。在轮面承压试验中,相比其他轮面曲率半径的车轮,平面轮在细径石英砂和粉尘状火山灰上的抗沉陷性能均最好。与其他沙土介质相比,粗径石英砂上所有轮面车轮的沉陷量最小。轮面承压模拟结果表明,平面轮下沙土颗粒的力场分布均匀,轮下颗粒溢出量小,有效说明平面轮沉陷量最小的原理。在细径石英砂轮壤台架动态试验中,凹面R80车轮在行驶初期(位移小于50 cm)沉陷量最小,行驶到稳定状态后(位移大于70 cm),凹面R60车轮的动态沉陷量最小;在粉尘状火山灰轮壤台架动态试验中,凹面R60车轮在整个运动范围内的沉陷量最小。因此,在细径石英砂和粉尘状火山灰上行驶过程中,轮面曲率半径较大的凹面轮的抗沉陷性能较好。此外,由车轮行驶在细径石英砂离散元模拟可知,凹面轮的受力区域集中在轮面两侧,轮面内凹结构可有效防止沙土侧向流动并减小对沙土的扰动。本文研究不仅为承压和行驶条件下不同曲率半径轮面的车轮在沙土介质上的沉陷性能判断提供参考依据,而且为沙漠或者深空探测车辆轮/胎的轮面结构设计提供重要理论依据。

基于贝克理论履带沉陷性能研究

地面力学是研究车辆与地面相互作用的边缘学科,履带-地面相互作用是其中较为重要的一个分支。经过对地面力学的研究与总结,发现履带车辆在松软土壤上行驶时,应该采用大履刺履带行走机构,但目前学者们往往忽视了履刺的作用,进行的研究工作较少。基于贝克理论和研究方法,应用力学平衡方法,提出松软土壤条件下大履刺履带压力-沉陷的关系式。采用赋值法解决变形系数为非整数时沉陷量的预测问题。可为大履刺履带车辆沉陷性能和履带结构参数优化提供理论依据。

大履刺履带沉陷性能预测方法研究

地面力学是研究车辆与地面相互作用的边缘学科,履带-地面相互作用是其中较为重要的一个分支。经过对地面力学的研究与总结,发现履带车辆在松软土壤上行驶时,应该采用大履刺履带行走机构,但目前学者们往往忽视了履刺的作用,对履带沉陷性能的研究工作较少。据此提出两种方法:基于贝克理论,应用力学平衡方法,提出松软土壤条件下大履刺履带压力-沉陷的关系式,采用赋值法解决变形系数为非整数时沉陷量的预测问题;基于PFC2D软件,探讨利用离散元法分析大履刺履带沉陷性能的可行性。可为大履刺履带车辆沉陷性能和履带结构参数优化提供理论依据及仿真手段。