UniTire统一轮胎模型

UniTire模型是用于车辆动力学仿真和控制的非线性非稳态轮胎模型,能够准确描述轮胎在复杂工况下的力学特性。UniTire模型以理论模型为基础,采用无量纲的表达形式,具有统一的滑移率定义;统一的无量纲印迹压力分布表达;统一的各向轮胎力无量纲建模;统一的各向摩擦系数表达;无量纲边界条件的统一满足;不同速度下轮胎模型的统一表达;稳态与非稳态特性的统一;侧倾、转偏作用与侧偏特性的统一。不仅能够对各种工况下的轮胎力学特性进行高精度的表达,还具有良好的外推能力和预测能力,能够对复合工况、不同路面和不同速度下的轮胎特性进行准确的预测。本研究围绕UniTire的建模思想,介绍UniTire建模的理论基础、稳态和非稳态模型以及模型的表达和预测能力并进行试验验证。     

复合工况下四轮驱动电动汽车操纵稳定性控制

设计一个考虑车辆侧纵向耦合的模型预测控制器(Model predictive control,MPC)用于提升四轮驱动电动汽车在复合工况下的操纵性和稳定性.基于传统UniTire轮胎模型,推导面向控制器设计的复合工况UniTire轮胎模型解析表达式;基于前后轮侧偏角相平面提出一种新的车辆稳定性评价标准,通过前后轮侧偏角...     

基于工况组合的飞行载荷测量方法

在载荷校准试验中,可用应变电桥和独立载荷工况是建立载荷模型的关键参数,对于独立载荷工况数量不足的特殊结构进行载荷测量时,可采用工况组合的方式建立载荷模型,充分利用应变电桥和独立工况。采用工况组合法对翼尖结构进行载荷建模,使用飞行试验数据,与正校准的改进T值法载荷测量结果对比,一致性较高,可用于特定结构的飞行载荷实测或作为载荷应变法的对比验证方法。     

大侧倾角下UniTire稳态侧倾侧偏工况侧向力模型

大侧倾角下,轮胎侧偏力学特性仅仅采用等效侧偏角的方法不能进行准确描述,还需要考虑侧倾对其他关键参数的影响。基于简单刷子模型,建立轮胎稳态侧倾侧偏工况侧向力物理模型,导出用于半经验建模的理论边界条件。采用定性分析及试验观察相结合的方法分析侧倾对侧偏刚度和摩擦因数的影响,并建立相应的半经验模型。根据理论边界条件,分析侧倾对UniTire稳态侧向力模型中曲率因子的影响,并提出新的曲率因子表达式。通过轮胎试验数据进行参数辨识,结果表明所建立的UniTire稳态侧向力模型具有很高的精度,并且能够表达大侧倾角下轮胎的力学特性。     

考虑轮胎几何与胎压因素的轮地相互作用力模型及其参数辨识

轮地相互作用力对于车辆设计、通过性评价、控制和仿真等方面具有极其重要的作用。传统模型以平板压力为力学假设前提,导致模型中各项参数难以同时响应轮胎几何和胎压因素对轮地相互作用力的影响。采用特定几何和胎压条件下的轮胎弹性形变量建立虚拟刚性轮形,结合轮地接触应力的分布状况,推导一种新的轮地相互力模型。该模型依据轮胎运动状态划分为轮胎准静态压载的垂向载荷模型以及轮胎稳态滑转的牵引力模型,模型中各项参数具有反映轮胎几何、胎压和土壤力学性质之间关联性的特点。通过土槽和原位地面试验对轮地相互作用力模型及其参数辨识结果进行验证,试验结果表明,不同几何尺寸和胎压下的轮胎垂向载荷与试验值之间最大误差不超过0.1 kN,模型参数辨识结果与试验值之间相对误差不超过12%,依据参数辨识结果计算的轮胎牵引力与试验值之间方均根误差为0.37。因而该模型可以有效地应用于考虑轮胎几何和胎压因素的轮地相互作用力学计算中。     

多设计载荷工况下风机整机动载荷特性分析

为研究风力发电机组在多种设计载荷工况下的动载荷特性,采用SIMPACK、TurbSim和AeroDyn软件协同仿真,以某5MW近海风力发电机组为例,在SIMPACK中建立其整机气-弹-控耦合仿真模型;根据IEC61400-1中规定的设计载荷工况,将风机叶片和塔架考虑为柔性体,使用PID变桨控制策略,模拟风机在正常湍流、极端湍流以及空载工况下风机运行情况,获得了风机轮毂处风速、叶片变桨角度及叶片载荷变化曲线;并对叶片根部载荷做频谱分析,发现叶根载荷频谱中轮毂转频对应频率处出现较大的峰值,是影响叶片疲劳寿命的主要因素。研究结果可为风力发电机组仿真及优化设计提供参考。     

复合地层中盾构机外载荷模型研究

盾构机外载荷是盾构机设计、施工、仿真的重要依据,外载荷主要包括阻力和阻力矩.针对富水、非软粘性、两组分复合地层,根据水土压力时盾构机外载荷的影响特性建立了盾构机水土压力模型,在此基础上利用微元思想推导了盾构机外载荷模型,建立的外栽荷模型是多参数系统,可为盾构机工程应用和仿真计算提供理论依据.以某型号盾构机为研究对象,分析实际外载荷,结果表明:总阻力、总阻力矩受刀盘位置角影响较小,随地层角的变化而有较大变化.     

斜切工况下刮板输送机销排载荷分析

根据对滚筒的受力分析,推导出滚筒在截割过程中所受三向力方程组,结合MATLAB编程,计算得到斜切工况下前后滚筒载荷随滚筒旋转角度变化曲线;以采煤机整机为研究对象,列出整机受力方程组,建立了数学计算模型;基于MATLAB编程,结合斜切工况下前后滚筒载荷变化曲线获得了在斜切工况下前后滑靴载荷变化曲线,由滑靴与销排的接触关系和力的作用是相互的原理,得到斜切工况下作用在销排载荷曲线,并通过ANSYS Workbench仿真分析,获得了刮板输送机销排的应力分布和变形情况。为今后刮板输送机销排的设计及损坏原因分析提供参考。     

风电轴承多工况试验载荷谱的编制

首先采用雨流计数法统计分析单一工况载荷幅值、均值的循环作用次数,根据相关系数优化法得到单一工况载荷幅值的概率分布函数,同时通过波动中心方法获得单一工况载荷均值的波动中心;再采用加权方式确定多工况载荷幅值的复合概率分布函数以及载荷均值的总波动中心.将载荷幅值作用次数扩展为10(6)次,进而得到载荷幅值不等距8级载荷谱,将该幅值的8级载荷谱叠加于均值的总波动中心编制成风电轴承多工况试验载荷谱.试验载荷谱既保留了多工况原始工作载荷的母体特性,又使轴承的试验加载成为可能.     

典型工况下动车组设备舱气动载荷与损伤规律

京广高铁武广段运用的CRH-3C型高速动车组设备舱内支架、裙板吊挂等焊缝位置以及其它应力集中点常有疲劳裂纹出现,而该现象在京津城际上运用的同型号动车组中却比较罕见。针对这种现象,考虑是武广段大量的隧道群所致。为了对此进行验证,在某动车组设备舱内裙、底板布置了大量气压和应变传感器,在沪昆高铁南昌西-宜春段进行了不同速度下大量的隧道通过、交会等典型工况测试,获得了丰富的气动载荷和动应力数据。以此试验为基础,对若干工况下,关键位置气动载荷和动应力的变化规律进行研究发现,伴随气压幅值突变,大多位置应力水平均有提高,裙板中央以及靠近车头的前部底板等处尤为明显。上述结论对武广段的CRH-3C型动车组设备舱疲劳破坏现象给出了合理解释,并对今后基于不同线路特点,有针对性的动车组型号选择和设备舱结构的优化设计提供了建议。     

磨损对轮胎侧偏刚度和回正刚度影响的研究

基于轮胎六分力测试结果,研究不同磨损状态下轮胎的侧偏力学特性,得出轮胎侧偏特征参数随着轮胎磨损量的变化规律。通过建立胎面磨损模型阐明轮胎磨损特性变化的机理,得到胎面刚度与磨损量的表达式,之后根据该表达式和考虑轮胎磨损状态的轮胎刷子模型,建立考虑胎面磨损的轮胎复杂刷子模型。通过模型推导得到磨损量与轮胎侧偏刚度、回正刚度的关系,以该关系为UniTire轮胎模型的建模基础表达公式,建立考虑磨损的UniTire侧偏模型。为验证模型的正确性,采用3种磨损状态的侧偏数据进行参数拟合,得到考虑磨损的UniTire侧偏模型,并预测其他2种磨损状态下的轮胎侧偏特性。预测模型的仿真结果与试验结果之间的误差较小,有效证明了考虑磨损的UniTire侧偏模型的预测能力。本研究有助于完善UniTire轮胎模型,为UniTire模型室内外扩展应用提供理论和技术支持。     

复合载荷下滚珠丝杠副全滚珠载荷分布建模与分析

滚珠丝杠副是将旋转运动转换直线运动的精密驱动部件,对数控机床的传动精度有着重要影响。在外载荷作用下以往都是假定所有滚珠与滚道的接触载荷均匀一致的,忽略了各滚珠接触载荷的差异性,严重影响滚珠丝杠副定位误差补偿的准确性。为提高定位精度,提出一种全滚珠载荷分布模型,分析了在轴向载荷和径向载荷复合作用下所有滚珠动静态接触载荷分布状况。通过与有限元建模分析比较,验证模型的准确性。在此基础上分析了滚珠几何误差对滚珠动静态接触载荷分布的影响。基于全滚珠载荷分布模型和弹性变形理论,利用数值仿真获得复合载荷下滚珠丝杠副的位置偏差及位置跳动量变化情况。试验结果表明,提出的复合载荷作用下考虑滚珠几何误差的载荷分布模型,对提高滚珠丝杠副的位置精度预测及其定位误差补偿有较好的参考意义。     

多载荷工况下无网格Galerkin法的拓扑优化

连续体结构拓扑优化位于产品的概念设计阶段,能够为产品结构的创新提供可能。基于此,提出以节点相对密度作为设计变量,以多载荷工况下结构柔度的加权平均值为目标函数,建立多载荷工况下基于无网格迦辽金法的连续体结构拓扑优化模型,利用Lagrange乘子法来施加本质边界条件,推导出相应的灵敏度计算公式。结合固体各向同性惩罚插值模型编写程序完成两个多工况的拓扑优化算例,并对单、多工况的优化结果进行了比较。所得结果表明,多工况的优化结果并不是单工况结果的简单迭加。同时利用节点密度的最大优势是影响域中的密度与位移具有相同的逼近策略,从而使所建立的模型能有效地提高密度场的连续性,并从模型上抑制了棋盘格现象,该方法的可行性得到验证。     

铣车复合加工中心立柱工作载荷分析

以铣车复合加工中心立柱为研究对象,通过对机床铣削工况的描述,确定立柱产生最大载荷的位置,并着重介绍在极限进给切削状态下机床立柱工作载荷的计算方法。     

汽车操纵稳定性仿真用轮胎模型的研究

介绍了四种常见的车辆操纵稳定性仿真用轮胎模型,即简单非线性轮胎模型、半经验公式轮胎模型、魔术公式轮胎模型和分析轮胎模型。通过对含上述四种轮胎模型的车辆动力学系统进行C级不平路面上转向盘角阶跃输入仿真试验,结果表明车辆系统响应总体趋势一致。以简单非线性轮胎模型为例,对比了车辆在水平路面与正弦路面上的响应,分析了不平路面的频率和幅值及车速对车辆操稳性的影响。     

大兆瓦风电主轴承多工况载荷谱编制

风电主轴承进行台架疲劳寿命试验时,实际工况下测得的原始载荷数据频率变化太快,无法直接在试验台加载,有效处理原始载荷数据并制作成便于试验台加载的轴承载荷谱是整个疲劳试验的基础,也是疲劳寿命估算的理论依据.以某型号2.5 MW风电主轴承为例,进行了一种全新的多工况全载荷轴承载荷谱的编制.通过从单一工况延展到多种工况,由一种...     

自适应飞行载荷实测模型

飞机飞行载荷实测是新机定型试飞的必须环节,载荷实测模型是决定飞行载荷测量的关键因素。提出了应变电桥响应分配比例因子的概念,并据此构建了一种自适应飞行载荷实测模型。相比较传统模型,该模型可表征真实飞行中应变电桥响应比例不断变化的情形,与空中实际受载情况更吻合。并将之应用到某型飞机载荷实测,验证了该方法的正确性。     

变桨轴承工况载荷计算与分析

工况载荷的变化直接影响变桨轴承内部的载荷分布状态,并将决定受载最大的滚动体承受的载荷大小,进而影响变桨轴承的寿命.本文以水平轴式风力发电机为例说明变桨轴承的工况载荷分析与计算.     

多工况载荷下连续体结构拓扑优化设计研究

在充分研究多工况下连续体结构拓扑优化的研究现状和理论的基础上,采用密度插值格式和优化准则法,以各工况载荷下的结构刚度最大化为优化目标函数,基于线性加权和法建立多工况下结构拓扑优化设计模型,给出基于敏度过滤技术改进的设计变量更新格式,并提出确定载荷权重的新方法即α-方法.该方法简单、实用,算例证明了其有效性.