一种基于解析胎侧刚度的重载轮胎建模方法

由中国人民解放军火箭军工程大学申请的专利(公布号CN 111767653A,公布日期2020-10-13)"一种基于解析胎侧刚度的重载轮胎建模方法",公开了一种基于解析胎侧刚度的重载轮胎建模方法,第1步,根据柔性胎体梁模型构建解析胎侧刚度模型;第2步,根据解析胎侧刚度模型建立胎侧大变形非线性解析刚度求解模型。

基于神经网络算法的自适应轮胎建模研究

本文依托于轮胎六分力测试数据,基于多层前馈MLP神经网络,建立了轮胎侧偏纵滑不同工况下的自适应轮胎模型。并进一步通过设计结合下山单纯形法与随机值法的混合优化算分进行神经网络模型的超参数调优,得到强化的学习模型。另外利用PAC2002魔术公式进行半经验轮胎模型的建模求解,以此对上述不同形式模型的侧偏力、纵向力及回正力矩结果进行对比分析。发现神经网络算法在处理轮胎六分力的非线性特征方面能力较好,而应用混合优化算法进行超参数调优后则进一步提升了轮胎模型的拟合精度。

轮胎-路面三维力解析模型的建立与简化方法

研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位移之间的力-位移多元非线性回归模型;该模型通过分析在三维力作用下轮胎不同位置处节点的变形和位移,实现了不同节点处的轮胎与路面之间作用力的求解,并通过改变充气断面尺寸、不同载荷下沉量等指标使模型有效性得到了验证,为设计并优化位移传感器的布局、提高测量结果的可信度,提供了理论依据.采用带有二次项的多元非线性回归模型对11.00R20载重子午线轮胎进行仿真计算.结果表明,在接地中心角θ不超过±15°范围内,回归模型的三维力预测值相对于预设值的误差不超过±2%.为在兼顾回归模型准确度的前提下,提高该模型的解算效率、降低由位移解算力过程的繁琐性,通过分析完整模型中各子项对力预测结果的贡献度,进一步提出了简化回归模型;当θ≤±15°时,各个节点处完整模型与简化模型均方根误差(RMSE)的最大值相差0.43 kN;当θ≤±9°时,两者差值减小至0.27 kN.分析结果表明,通过对安装在轮胎上的位移传感器所采集的数据进行处理,完整模型和简化模型均能实现轮胎与路面间相互作用三维力的预测和计算,但简化模型的适用范围比完整模型要窄.

车辆在非光滑路面的接触动力学分析方法研究

车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对整车动力学分析发挥着重要的作用.首先,借助于张拉整体结构的思想,建立轮胎的等效模型.然后,采用拉格朗日乘子方法,将约束方程引入到拉格朗日函数中,并基于第二类拉格朗日方程,推导得到整车系统的一般动力学方程.由于接触碰撞的存在,会导致车辆的状态变量呈现出非连续性.利用牛顿碰撞定律,建立了碰撞响应的非光滑数学列式,并利用光滑化的Fischer-Burmeister函数将非光滑数学列式进行等效替换,以提高计算效率.其次,将摩擦响应的求解转化为优化问题进行描述,以避免求解摩擦方向时出现奇异.另外,将车辆系统的一般动力学模型分解为光滑部分与非光滑部分进行求解,并利用广义α离散策略给出了详细的求解流程.最后,对整车系统展开了多工况的接触碰撞数值仿真,分析了不同工况下的接触响应对整车动力学性能的影响,验证了所提方法的有效性.

对接路面轮胎瞬态侧偏特性研究

对接路面轮胎瞬态侧偏特性对于车辆方向稳定性至关重要。通过仿真与试验的手段研究对接路面轮胎瞬态侧偏特性及其机理。建立用于对接路面轮胎瞬态侧偏特性仿真的轮胎模型,通过考虑胎体复杂弹性变形,并将印迹区域内胎面单元离散处理,得到轮胎滚动过程中胎面单元的变形特性,推导出基于胎面变形的轮胎力和力矩的一般表达式。利用高-低附对接路面台架试验数据对模型进行了验证。通过仿真研究对接路面轮胎瞬态侧向力和回正力矩特性,深入分析对接路面轮胎瞬态侧偏力学特性机理以及轮胎胎体弹性、轮胎侧偏角和摩擦因数阶跃幅值对这一特性的影响。分析结果表明,胎体侧向平移刚度对侧向力松弛特性影响很显著。胎体平移刚度越大,侧向力松弛长度越短。研究工作有助于对接路面工况轮胎瞬态特性半经验建模以及车辆在对接路面上的方向稳定性分析和相关控制策略开发。

基于滑模变结构的ABS制动系统设计

针对汽车制动的特点,分析了汽车制动过程的几个主要阶段,探讨了影响汽车制动的主要因素,建立了轮胎旋转动力学模型和半车制动模型,提出了滑模变结构的防抱死制动系统,并采用基于指数趋近律的方法进行制动。仿真实验表明,能够提高汽车的制动性能、缩短抱死刹车距离,有效抑制抖动现象。

使用仿真法研究车辆行驶中的轮胎动态特性

通过模拟轮胎在障碍物上的滚动并观察其对平面内刚性带束层振动模式的影响,研究了轮胎的动态特性。使用三种建模方法来了解各种轮胎的设计参数,这些参数会影响与车辆乘用性相关的性能。首先,采用简化的三自由度刚性环模型来初步了解这些模式。接下来,利用一个考虑了组件合规性的详细有限元模型研究这些模式对轮胎开发中最常见的设计参数变化的灵敏度。最后,为了研究这些轮胎设计在运行中的变化,使用自动驾驶仿真软件工具(CarSin)和柔性环轮胎模型(FTire)模型进行了车辆仿真。相应地调整与轮胎设计参数相对应的FTire模型参数。报告了轮胎设计参数对障碍物响应以及有限元模型与FTire模型之间结果的相关性的观察结果。