时变垂直载荷及时变滑移率下轮胎的纵滑特性

在稳态半经验模型的基础上,根据松弛长度和有效滑移率的概念建立了能表达时变垂直载荷及时变滑移率低频输入下的轮胎纵滑特性非稳态半经验模型。该模型用一个弹簧(代表胎体的平移弹性)和稳态模型(代表胎面与路面的接触作用,也称接触模型)串联来近似表达轮胎的动态响应。试验表明,该模型的仿真结果与试验结果吻合,可以比较精确地表达轮胎非稳态纵滑特性。该模型满足一定理论边界条件,精度高且形式简单,易于车辆动力学应用。     

工程翻新轮胎多元复合层型及力学模型的构建

为进一步提高工程翻新轮胎的使用性能和奠定理论基础,以26.5R25全钢工程子午线翻新轮胎为研究对象,分析并设计了翻新轮胎的基本结构及尺寸,依据复合层型理论,构建了由胎面层厚壁圆筒模型、中垫胶层薄壁圆筒模型、带束层薄壁圆筒模型、胎体层薄壁壳体模型及胎侧层旋转圆环模型为主要构成的工程翻新轮胎多元复合层型,依据地面力学理论,采用极坐标的方式,分析和探讨了多元复合层型力学模型和细观静力学平衡方程的构建,描述了工程翻新轮胎各组成层的应力-应变关系矩阵.     

动摩擦特性对轮胎侧偏、纵滑复合特性的影响

将轮胎橡胶的动摩擦特性应用于侧偏、纵滑复合工况下的统一刷子轮胎模型中,分析了动摩擦特性参数对复合轮胎模型的影响,建立了附着区、滑移区剪切应力方向角,推导了考虑动摩擦特性的复合特性力学表达式,建立了可实现不同速度、不同路面及任意侧向、纵向摩擦特性下仿真的理论模型。     

胎面结构设计参数对轮胎振动噪声的影响

为了研究胎面结构设计参数对轮胎振动噪声的影响及降噪机理,以295/80R22.5载重子午线轮胎为研究对象,利用模态声学向量技术对轮胎振动噪声进行模拟分析,采用面板声学贡献度分析方法研究在噪声声压峰值所对应频率下轮胎外轮廓各部件的声学特性,找到胎面为主声学正贡献部件.选取显著影响胎面结构的参数为设计变量,通过正交试验法分析各参数改变对轮胎振动噪声的影响规律.结果表明,轮胎振动噪声随带束层端点至旋转轴半径以及胎冠点至旋转轴半径的增大而减小,随带束层压力分布形状系数以及带束层压力分担率的增加先减小后增加.通过正交试验极差分析得到低噪声轮胎的最优胎面参数组合,并从轮胎各部件对振动噪声的贡献度角度揭示了低噪声轮胎的降低机理.     

冰面上轮胎稳态侧偏刷子模型

为了研究冰面上轮胎的稳态侧偏特性,介绍了胎面橡胶与冰面的摩擦机理。将接触面分为不同的区域分别进行传热分析,建立了橡胶与冰面的摩擦模型。采用高速摩擦试验台得到摩擦系数的试验数据,验证了模型的合理性。利用摩擦模型和轮胎的侧偏特性建立了冰面上轮胎的稳态侧偏刷子模型。研究了冰温、载荷、车速等对轮胎侧向力和回正力矩的影响。试验结果表明:冰面上轮胎的稳态侧偏特性有不同于干燥路面上的特殊规律。     

路面分形和橡胶特性对轮胎滑动摩擦因数的影响

对橡胶黏弹性进行了简化计算,建立了结合路面分形特性和胎面橡胶特性的滑动摩擦因数改进模型。与修正的Savkoor滑动摩擦因数进行对比,验证了改进模型的有效性。利用改进模型对不同路况、不同胎面橡胶对滑动摩擦因数随速度变化的影响规律进行了仿真分析。仿真结果表明:改进模型能够将道路特性和胎面橡胶特性有机结合,在避免使用较难获得参数的情况下还能够准确地分析不同滑动速度下不同路面和不同橡胶特性对滑动摩擦系数的影响,为系统分析印迹的显隐特性提供了理论基础。     

沥青路面结构足尺力学响应实测与仿真

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,通过基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究.采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应,利用单轴压缩动态模量试验获取沥青混合料的粘弹性参数,通过FWD弯沉盆反算得到基层及土基的弹性模量,利用接触痕迹得到轮胎的接触面分布;通过单轴压缩动态模量试验及四点弯曲动态模量试验对传感器进行了标定.在此基础上,采用有限元软件ABAQUS建立基于实测参数的路面结构力学仿真模型,分析路面结构在不同加载位置和速度下的力学响应,并与实测结果进行对比.结果表明:所建立的路面力学仿真模型能较合理地模拟沥青层底三向应变、半刚性材料层底纵向、横向应变以及土基顶面的压应力.沥青混合料粘弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点.随着温度的增加和加载速度的减小,沥青层底三向应变、半刚性基层底的水平应变以及土基顶面压应力的响应幅值增加.     

车辆—路面空间耦合振动模型及其动力响应分析

为准确模拟行驶车辆作用下刚性路面的动力响应,建立车辆—路面空间耦合振动精细化分析模型。车辆采用质点—弹簧—阻尼器空间整车模型,混凝土刚性路面采用弹性地基板有限元模型,采用改进的谐波叠加法考虑路面平整度的三维空间分布,利用车轮和路面的位移协调方程将车辆振动和路面振动联立求解。实例分析表明,所建立的车—路耦合振动模型能够真实地反映车辆和路面间的空间几何耦合关系和力学耦合关系;在三维路面不平度的激励下,车辆和路面的动态响应均表现出明显的空间分布特性;与瞬态动力分析方法相比,利用考虑路面不平度空间分布的车—路耦合振动模型对混凝土路面进行车辆动力响应分析时,路面弯沉和板底应力有明显增大。     

锚杆单元模型及其应用

根据现场和模型试验测试结果，通过深入研究锚杆单元与围岩单元的相互作用关系，建立能够真实地反映大变形巷道锚杆力学特性(应变软化特性)的锚杆单元模型，应用VC 编程，将其成功地应用于工程实践．     

采用UKF算法估计路面附着系数

为了能够迅速准确获取当前道路信息以提高汽车主动安全性能,提出一种实时跟踪路面附着系数变化的汽车状态估计方法.建立包含Pacejka 89轮胎模型的七自由度非线性汽车动力学模型,通过动力学模型估算出前后车轮垂直载荷,结合轮胎力学模型和UKF(Unscented卡尔曼滤波)算法对轮胎纵向力和滑移率进行估计,进而得到不同附着系数路面条件下的Slip-slope(ρ-S曲线斜率),建立了几种典型路面附着系数与Slip-slope之间的映射关系.应用ADAMS/Car中的路面编辑器构造具有不同附着系数的路面测试环境,验证了提出的方法对突变附着系数估计的可靠性和有效性,表明Slip-slope理论在ADAMS/Car的虚拟试验中同样可以再现.