月球车不等径车轮在土壤上滚动的力学分析与实验

月球车车轮的结构特征及其与土壤相互作用的力学特性对月球车的运动性能有着重要的影响.文中研制了一种具有抗侧滑特性的月球车不等径刚性车轮.基于车辆地面力学中车轮与土壤间的承压、剪切特性理论,提出了该不等径刚性车轮与松软土壤上滚动作用的修正模型,并采用迭代算法对车轮外形参数与力学特性参量的相互关系进行了计算和对比分析.利用Reece强制滑转原理设计了一套实验装置,进行了不等径刚性车轮在松软土壤上滚动的力学特性参量测试,验证了所建立模型的正确性.     

单一可动叶片车轮和砂土的交互作用力学特性

为评估本课题组研发的新型可动叶片车轮ALW(Active Lugged Wheel)与土壤交互作用的力学特性,搭建了ALW-土壤交互作用力学测量平台,测量了采用不同叶片运动轨迹的ALW机构与砂土间相互作用所产生的牵引力和垂直升力,将其与光滑车轮和单个叶片产生的土壤反作用力分别进行比较,辨识了车轮表面和叶片与砂土的耦合作用影响.根据测量结果进一步分析了叶片倾斜角度和沉陷长度对土壤反作用力的影响,并通过最小二乘法构建了叶片沉陷长度与土壤反作用力相关性的数学模型.结果表明:当车轮转角处于一定范围内时,ALW产生的牵引力和垂直升力比光滑车轮和单个叶片产生的作用力的总和更大,因此推断车轮表面和叶片与砂土的耦合作用会影响砂土的变形形式,ALW可以利用砂土的这种变形特性增大土壤反作用力;ALW受到的牵引力和竖直升力与叶片的倾斜角度没有明显关系,而与叶片的沉陷长度呈二次函数关系,因此可以通过主动调节叶片的沉陷长度来提高ALW机构在软土上的运动性能.     

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。     

星球车车轮的滑转率估计方法

未来的勘探任务要求星球车自主运行于复杂的星球表面,车轮滑转率的有效估计是星球车高性能移动控制的关键.基于车辆地面力学理论,建立了基于滑转率的车轮-土壤相互作用力学积分模型,推导了积分模型中集中力的解析表达式.针对模型方程组的高度耦合性和复杂非线性,分析了模型参数间的耦合关系;结合被动滑转原理和参数关系分析结果,系统研究了星球车车轮的滑转率估计方法.通过开展轮壤相互作用试验,将车轮滑转率的模型计算值与试验所得值进行比较,验证了积分模型滑转率估计方法的正确性.     

刚性驱动轮在沙土上滑转下陷量的计算方法

本文从车轮与土壤相互作用关系入手,在对现有的实验和理论研究结果进行分析的基础上,应用土壤力学和塑性理论的基本原理,提出用接触面上的剪切应力分布特性来判断轮下土壤纵向流动破坏区域的大小,建立了在不同滑转率时刚性驱动轮下土壤纵向流动破坏区域的包络线方程及滑转下陷量的计算方法。     

月壤特性对月球车轮地相互作用力的影响

为了了解月壤特性变化对于月球车轮地相互作用的影响,对月壤的物理和力学特性参数进行分析,制作模拟月壤进行土壤参数测量实验和月球车轮地相互作用实验.根据实验数据及轮地相互作用力学模型进行模拟月壤参数的估计和辨识,将典型月壤参数带入模型进行理论分析和数值分析,并与试验中获取的车轮土壤相互作用数据进行对比.结果表明:土壤的承压特性参数主要影响车轮沉陷量,车轮驱动阻力矩主要受土壤的剪切特性影响,反映土壤物理特性的接触角系数变化对于轮地作用影响相对较小.该研究为进行月球车车轮力学性能的全面分析和月壤参数辨识等的应用提供了理论基础。     

鼓形驱动轮与松散沙土相互作用力学分析

为给月球车结构设计、运动控制和模拟仿真等提供必要的轮-地相互作用理论模型,基于车轮与松散沙土间的承压、剪切特性理论,建立了鼓形驱动轮与松散沙土相互作用力学模型.通过分析轮-地接触法向应力与切向应力分布,考虑最大法向应力向车轮前方偏移的现象,引入最大法向应力角随滑转率变化的理论公式,分析鼓形轮运动特性指标与松散沙土力学参数及车轮参数间的定量关系.依据松散沙土力学参数测量,指出剪切变形模量与接地比压的定量表达式,通过分析鼓形轮的接地面积,确定对应于载荷的剪切变形模量值.利用月球车车轮运动性能综合测试系统进行了鼓形轮在松散沙土上的滚动力学实验,结果验证了利用该理论模型预测鼓形轮运动性能的可行性.     

复合材料深空探测车车轮的设计

运用地面力学与高等土力学的相关知识,对给定土壤参数的刚性轮-土壤的相互作用做了定性分析,获得了探测车行驶阻力与其所受的垂直载荷的相互关系。根据分析结果,提出了利用低密度的夹层复合材料制造探测车车轮的设计思想。     

月球车轮地相互作用力学模型解耦及其应用

针对高度耦合的月球车轮地相互作用力学积分模型很难在实际中应用的问题,采用应力分布线性化、忽略比重较小的耦合项等方法,推导了解耦的封闭解析模型.利用轮地相互作用测试平台,对具有不同尺寸和不同轮刺的6种车轮进行试验.基于解耦模型研究了土壤参数的辨识方法,对轮地作用过程中的8个未知参数进行了辨识,并利用试验数据验证了该方法的...     

首届全国汽车地面力学讲习班在我校举行

<正> 为提高越野汽车的性能,我校受中国机械工程学会汽车学会的委托,于4月20日至5月15日举办首届全国汽车地面力学讲习班。参加学习班的是来自全国各高等院校、部队、科研和工厂等三十个单位的从事越野车辆设计、制造、试验研究和使用等方面的有关人员共45人。讲习班由我校汽车地面力学研究室负责人庄继德教授等系统地讲授了“汽车地面力学”课,其中主要内容有:土壤机械物理特性、汽车通过性和土壤可行驶性的快速判断方法、越野汽车在不平路面上行驶性能、越野汽车系统分析及最优化设计、因次分析和有限单     

半固态金属塑性加工力学的研究进展

从理论研究的角度论述了半固态塑性加工力学的发展概况,并阐述了其发展中所遇到的障碍。随着现代科技手段的运用,半固态塑性加工力学必将日趋完善,走向成熟。     

环境科学中的渗流力学问题

针对环境科学研究中的渗流力学问题,从环境科学理论和渗流力学理论出发,探讨了挥发性有机污染物在土壤中的迁移机制和规律、地下水多组分反应溶质的迁移模型和规律;分析了垃圾填埋场气体迁移和二次污染问题.在此基础上,提出了挥发性有机物的迁移过程及控制机制的不确定性的两个方面和多组分水化学模型与水动力迁移模型的耦合模型建立的必要性.文中分析对环境科学与渗流力学交叉研究问题的深层次认识具有重要的理论价值和实际意义.     

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。     

复合材料脆塑性力学行为的有限元分析

提出一种适用于脆塑性复合材料的弹脆塑性本构模型,并将该模型引入复合材料结构的力学行为分析中,采用Ｒ．Ｈｉｌｌ的屈服准则,设计了一个完整的复合材料结构弹脆塑性数值计算格式,给出了实验以及计算结果。     

钢框架在高温（火灾）下塑性力学特征分析

由于在高温条件下钢材的屈服强度和弹性模量随温度升高均有所折减,使得钢结构建筑存在极大的安全隐患.为了研究钢框架结构在局部火灾下的塑性铰先后出铰顺序.首先通过理论计算,得出高温下钢构件的温度内力和温度弯矩,再根据力学理论分析塑性铰出铰顺序.最后利用有限元软件对高温环境中两层两跨平面钢框架整体结构进行模态分析,得到各节点应力变化情况和不同时刻塑性应变情况.结果 表明:理论计算得出塑性铰出铰先后顺序为,梁柱连接处、梁跨中节点处、柱脚.数值模拟出的塑性铰出铰顺序和位置与理论分析结果一致,可为相似工程提供参考.     

超塑挤压力学的进展现状

结构超塑性材料在起塑状态下,具有高塑性、低变形抗力,而且几乎无弹复和宏观应变硬化效应.因此,超塑挤压技术在少无切削成型领域中近年来得到较快的发展,同时向力学理论提出一系列问题,要求从理论上给予规律性的指导和普遍性的解答.因此,对超塑挤压力学的研究很受国外学者的重视,在国内也开始引起反响.本文力图以有限的篇幅对几种典型超塑挤压力学理论:刚塑性有限元摄动法、流函数法、滑移线场法和解析法予以概括性的介绍.旨在使读者对其基本思路、特点和研究方法能初步有所了解.     

黄燊华的《切削力学》出版

由我院副院长黄燊华教授编的《切削力学》已由机械工业出版社出版。该书是根据高等学校机械制造(冷加工)类教材编审委员会刀具教材编审组审定的编写提纲编写的,主要内容是运用工程塑性理论的方法分析切削过程的力学条件;包括切削过程教学力学模型的完善化、切削变形区内应力场和速度场的计算、切削过程有关现象的力学机理和切削过程有关力学因素的公式化。为了使只有材料力学和切削原理知识准备的同志能通过学习该书,循序渐进地掌握切削力学的原理和技巧,该书首先扼要地系统阐述工程塑性理论,再由浅入深地阐明切削力学各     

机械弹性车轮稳态侧偏特性的理论与试验分析

为了掌握机械弹性车轮的侧偏特性,对车轮稳态侧偏工况下的力学特性进行理论及试验研究.基于机械弹性车轮结构特点以及刷子建模理论,建立不同侧偏角下车轮稳态侧偏理论模型.利用轮胎动态力学特性试验台架,对车轮样机进行稳态侧偏特性试验分析,得到了车轮侧向力、回正力矩与侧偏角的关系曲线.对比理论模型仿真与样机试验数据,结果表明:车轮稳态侧偏理论模型具有较高的预测精度,能够表达车轮稳态侧偏力学特性.该研究可为改进车轮结构及改善车轮侧偏性能等提供一定的参考.     

大庆沼泽土壤力学特性的试验研究

为了研制开发适用于大庆沼泽土壤行驶的步行轮式气垫车，对大庆沼泽土壤力学特性进行了室内试验研究，测出了其剪切强度参数；分析了含水量对剪切强度的影响；建立了大庆沼泽土壤的非线性弹性模型，为车辆行走机构与沼泽土壤的相互作用的力学计算分析提供了依据。     

用有限元法分析锻件加工的力学因素

通过建立有限元的力学模型,分析背压力对连杆裂解加工的影响规律.其结果为:裂解力随背压力的增加而增加,二者近似呈线性关系;断口塑性区宽度随背压力的增大而减小.