轮胎与土壤相互作用的数学模型和实验研究

建立弹性轮胎与松软地表的相互作用的数学模型，研究土壤参数、轮胎参数和车辆性能的关系，对轮式越野车辆的设计选型和性能预测具有重要意义。该数学模型，考虑了轮胎与土壤交界面上的切向应力对垂直方向力的平衡，提出了体积变形量的概念，将在硬路面上测量到的弹性轮胎的变形特性转化到松软地表上。采用迭代算法，对弹性轮胎在不同松软地表上的轮胎变形、下陷，轮胎的牵引力、滚动阻力、扭矩、牵引因数、牵引效率进行了计算。利用研制的轮胎牵引驱动性能的电测实验装置和土壤特性的车载测量系统，在塔克拉玛干沙漠腹地分别对土壤特性和轮胎性能进行了现场实验。实验表明，计算结果和实验结果符合的较好。利用数学模型对弹性轮胎在松软地表的性能进行了预测分析。     

轮胎综合性能试验台惯性系统设计及试验分析

为了研究轮胎静态和动态性能,提出了轮胎应力应变、高速性能、耐久性能、制动性能和强度性能测试试验方案,按照试验目的和要求对轮胎综合性能试验台进行了总体结构设计,重点研究了试验台惯性系统的结构设计和参数确定方法利用SOLIDWORKS和ADAMS/View建立了试验台的动力学仿真模型,参照车辆滑行试验方法对试验台惯性系统进...     

用试验模态参数建立轮胎垂直接地动特性的平面模型

采用一种新的思想进行轮胎建模研究，即用试验模态参数建立轮胎动力学模型。模态参数通过对轮胎进行径向和切向激振试验获得，并用于构成轮胎的传递函数。静态特性计算运用零频率的传递函数。采用迭代算法计算了印迹长度及垂直载荷与摩擦力在纵向的分布。然后计算了考虑接地印迹长度的垂直接地动特性，并采用模态综合方法分析了车轮、悬架与车身组合系统的特性。研究显示了这种方法的可行性和优越性。     

车载作用下公路桥梁耦合振动精细化建模及验证分析

现有车-桥耦合振动分析中车辆模型不能精确考虑车辆动力特性和柔性轮胎对车桥耦合振动响应的影响.为了进一步研究充气轮胎胎压对车-桥耦合振动的影响,基于LS-DYNA程序,采用线弹性橡胶材料模拟轮胎并定义轮胎内气压,结合常用重载三轴汽车的结构参数,运用弹簧阻尼单元及梁、壳单元模拟车辆悬架系统的动力特性,建立可分析车轮气压的三维车辆模型;并基于实桥试验结果及响应面法得到高精度有限元桥梁模型;通过显式求解程序LS-DYNA内置的接触算法,将车辆子系统和桥梁子系统联立耦合起来,形成显式的车-桥耦合振动分析模型.计算结果与实测结果对比分析验证了该方法的正确性,并分析了轮胎胎压对桥梁振动的影响.     

基于减少轮胎磨损的悬架初始定位参数的优化

通过研究悬架运动与轮胎磨损之间的关系 ,优化改进悬架参数 ,可以减轻轮胎的磨损以提高车辆的行驶性能和使用经济性 采用运动学原理和空间解析几何的方法 ,分析了双横臂独立悬架的空间运动和前轮定位参数下轮胎的运动 ,提出了轮胎磨损的评价指标 ,从而建立了双横臂独立悬架的运动、前轮定位参数与轮胎磨损间关系的数学模型 同时研究了双横臂独立悬架初始状态和定位参数对轮胎磨损的影响 ,提出通过调整悬架初始状态参数以减轻轮胎磨损的优化方法 ,并对一轻型货车进行了实例优化分析     

极限行驶条件下车辆质心侧偏角观测器设计

用非线性车辆模型线性化方法,设计了基于广义卡尔曼滤波器和广义龙贝格观测器的质心侧偏角估计算法.给出考虑了轮胎非线性特性的扩展二自由度车辆模型,用非线性最小二乘法拟合轮胎模型的参数;分析非线性模型的能观性,并通过局部线性化方法,将非线性模型在当前状态处线性化,并得到近似的线性模型;设计了广义卡尔曼滤波器和线性化龙贝格观测器,并证明观测器的稳定性;最后,通过典型的操纵稳定性试验,验证算法的有效性.极限行驶工况下采用非线性模型线性化的方法,能获得更高的估计精度.     

重载车辆轮胎模型参数辨识与灵敏度分析

为了探究重载轮胎性能对多轴重型车辆行驶特性的影响,基于轮胎六分力测试试验,对GL073A型重载子午轮胎的力学模型参数进行辨识研究.针对魔术公式轮胎模型参数多,重载子午轮胎垂向载荷范围大所导致的强非线性变化的特点,提出一种基于粒子群算法和Levenberg-Marquardt算法的混合优化参数辨识方法,以轮胎六分力测试试...     

用Magic Formula对轮胎特性曲线的拟合与优化

轮胎特性是研究汽车动力学的基础,特别是轮胎的侧偏特性对汽车操纵稳定性有着非常重要的影响,在汽车操纵稳定性的仿真研究中,用试验的方法来获得轮胎特性已不能满足研究的需要,而有必要建立轮胎模型,作者介绍了采用Magic Formula建立轮胎模型的方法,包括试验曲线的样条化、优化目标函数的设计和拟合优化方法等,得到了MagicFormula轮胎模型中的各参数,为进一步对汽车操纵稳定性的仿真研究奠定了基础。     

基于FEM与ADAMS的轮胎对整车动态性能的影响

考虑轮胎的材料、几何非线性及轮胎与地面的接触非线性,借助ABAQUS软件建立搬移拖车355/65R15型子午线轮胎的三维有限元模型。轮胎径向刚度仿真计算值与理论估算值结果对比分析验证了该模型的有效性。对轮胎稳态滚动过程中轮胎侧偏、纵向滑移工况进行了仿真分析。在轮胎稳态滚动有限元分析的基础上运用规划求解的方法对轮胎的动力学Pacejka89模型进行参数辨识,并建立基于搬移拖车系列轮胎的不同Pacejka89模型的搬移拖车动力学模型,在相同条件下分析轮胎对搬移拖车整车动态性能的影响,这些研究结果对搬移拖车轮胎的选用及整车动态性能分析提供了一定的参考价值。     

内支撑式RFT零压行走机理分析

为提高内支撑式安全轮胎(RFT)零压续跑能力和指导内支撑结构设计,基于子午线轮胎随气压减小的接地印迹变化及径向变形规律,建立了内支撑式安全轮胎零压滚动弹簧-阻尼模型和零压行走刷子模型,分析了零压滚动工况下轮胎纵向力、侧向力和回正力矩产生的机理和与充气轮胎行走行为的差异。利用三维参数化特征建模技术完成了带有内支撑的安全轮胎装配体设计,并制作样件进行了台架性能试验。试验结果表明:所提出的理论模型及其揭示的行走行为和规律,对安全轮胎内支撑结构设计与性能改进具有借鉴意义。     

非饱和土壤水分运动的相似性分析及标定应用

根据土壤物理学中的标定理论，结合非饱和土壤水分运动基本方程，建立了水流运动相似的力学准则，对各非饱和土壤水分运动参数，变量及下渗过程进行了标定，通过最小二乘法，迭代求解了下渗过程的最优标定因子，并对结果进行了分析讨论。     

华北农田土壤水分运动参数的Bayes估计

为了估计具有垂向空间异质性的田间尺度土壤水分运动参数,提出利用原位多点土壤含水率观测数据反演多层土壤持水和导水特征参数的Bayes方法。该方法基于Hydrus-1D模拟模型建立Bayes推断模型,采用Markov Chain Monte Carlo(MCMC)方法求解Bayes联合概率分布,得到参数的后验边缘分布。将该方法应用于华北平原一典型农田土壤剖面,参数反演结果反映了空间变异性,与室内试验值具有较好的一致性,相应的土壤水分运动模拟具有较高精度,从而验证了该方法的有效性。     

建筑物塌落体触地冲击力计算方法研究

以弹性理论为基础 ,从不同角度提出了建筑物塌落体触地最大冲击力的三种计算方法 ,三种方法计算结果吻合好 ,均认为最大冲击力Pmax主要与塌落体和地表土体的力学参数、塌落体质量、形状及下落高度等因素有关方法 3根据塌落体不同形状可以得到不同的Pmax,具有广泛适应性 ,计算方法可以为实际工程中最大冲击力的计算和冲击防护提供理论依据     

基于Monte-Carlo法的冻土路基随机温度场分析

对青藏铁路沿线岩土热学参数进行统计分析,得出岩土的基本统计值及概率分布模式,采用基于Monte-Carlo法的随机有限元方法计算冻土区的路基随机温度场,得出随机温度场的均值和标准差.结果表明：路基的温度场均值和标准差分布趋势基本相似,且在路基上部和路基边坡面附近,其绝对值较大;温度的标准差在边界附近出现最大值,且沿边界向内而逐渐减小;在边界浅层区域,温度的标准差出现局部变化,到达一定深度后趋于稳定,并随着时间增加而增大,路基标准差区域从边界向内而逐渐扩大.     

干湿循环作用下陕北Q2黄土强度及水土特性试验研究

为研究不同干湿循环次数下陕北Q2黄土水土特性及其强度的变化规律,利用真空饱和仪制备不同干湿循环次数的土样,采用直剪试验、滤纸法测定其非饱和抗剪强度参数及土水特征参数。研究表明：随着干湿循环次数的增加,陕北Q2黄土的脱湿速率与进气值不断减小,持水能力逐渐增强,且脱湿速率与进气值降低速率逐渐减小,第二次脱湿时最大脱湿速率降幅约30%,进气值约降低1/3;剪应力-剪切位移曲线峰值越发明显,应变软化特性逐渐增强;得到土水特征参数、非饱和抗剪强度参数随干湿循环次数变化的预测拟合公式,且较为精确的预测了第4次干湿循环次数下土样的土水特征参数。     

圆锥动力触探成果在碎石土勘察中的应用

重型及超重型圆锥动力触探试验是碎石土地基勘察的有效手段,但在通常勘察中,人们常仅把圆锥动力触探成果作为地基土求取参数的定性参考数值,有时即便用圆锥动力触探数值在规范表格中查得地基承载力及变形参数,却因数值远大于实际数值,而不得不弃用。本文从圆锥动力触探的原理、应用入手,以工程实例分析动力触探数值常常偏大的原因及处理办法,实现动力触探成果与地基土力学参数之间合理的转换关系,以推进对圆锥动力触探试验在岩土工程勘察中更好、更准确地应用。     

深厚覆盖土层中桩的有效桩长

采用线弹塑性荷载传递函数，按极限承载力控制法确定深厚覆盖土层中桩的有效桩长，分析了桩的刚度系数，桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量之比值，桩侧极限位移，桩顶沉降量，桩径和土的泊桑比等因素对桩有效桩长的影响，其结果表明：除土的泊桑比和桩端土持力层弹性模量与桩周土弹性模量比值对桩有效桩长的影响不明显外，其余因素均有一定或较大的影响，且与弹性理论法分析结论一致，为了将理论分析应用到工程实际中，对各参数在工程桩中的取值进行了分析。     

跨越运营地铁隧道超大基坑开挖的土体参数反分析

针对跨越运营地铁隧道的超大面积深基坑建立了大型三维有限元模型,并对基坑开挖引起的周边环境和隧道变形进行分析.根据工程的重要性和信息化施工的需要,利用施工过程的变形监测数据,使用单纯形法对其土体参数进行了反分析.根据编制的单纯形反分析程序和有限元方法计算得到了相关的土体参数,并预测了基坑开挖最终引起的隧道隆起量.结果表明,计算所得隧道隆起预测结果与实际监测数据较为接近.     

土钉支护参数优选的正交有限元强度折减试验分析

将有限元强度折减法与正交试验设计相结合,用正交试验设计安排数值模拟,用有限元强度折减法计算的安全系数作为土钉支护稳定性评价指标,对主要支护参数进行正交有限元试验分析,根据不同参数取值水平计算的结果优选最佳的支护参数,为土钉支护定量化设计提供参考.     

基于层次聚类算法的静力触探试验土体分类方法及试验研究

划分土层、辨别土类是静力触探(cone penetration test,CPT)成果应用的基础.常规的人工分层效果差强人意,而土体行为分类法尽管可靠性高,但无法起到分层效果.引用层次聚类算法,通过对变量的选择、数据的标准化、距离矩阵的生成和类数目的确定,得到了基于层次聚类算法的CPT土体分类流程图.采用自主研发的静力触探-钻探一体机,在汉江一级阶地和长江一级阶地上展开试验,利用层次聚类算法对地层土体进行划分,将土层划分结果与钻孔柱状图展开对比分析,结果表明:以锥尖阻力-侧壁摩阻力(qc-fs)和锥尖阻力-摩阻比(qc-Rf)为初始参数的聚类分层图均能够较准确识别主层的位置,其中,以qc-Rf为初始参数的聚类分层结果比qc-fs更准确,能够识别更多的次要层以及钻孔柱状图无法体现的次要层、过渡层和薄夹层,但是无法判断土层的具体类别以及单一的类(离群值)到底是属于过渡带还是异常值.建议在后期研究中将孔隙水压力纳入聚类分析中,研究孔隙水压力对聚类分层效果的影响.同时,将聚类分层图与土体行为分类法结合起来,达到划分土层、辨别土类、细化土层和识别异常地层的目的.