车辆越野行驶有关的沙漠沙土特性分析

运用试验分析方法对与越野行驶有关的沙漠沙土的物理特征、承载特性和剪切特性进行研究,分析载荷作用方式各含水量等对沙土承载特性和剪切特性的影响,为发展沙地高通过性车辆提供依据。     

重庆市大足区沙土生产特性及利用前景分析

介绍重庆市大足区沙土的特点特性,分析当前的主要利用模式,提出“进行土地整理、推广作物秸秆还田、实施测土配方施肥,运用地膜覆盖保墒增温”等有利于发挥沙土优良生产特性的措施.     

沙地刚性轮构型仿生设计及牵引性能数值分析

为了提高车轮牵引性能,改善车辆在松散沙土介质环境的通过能力,该文以善于沙地奔跑的鸵鸟足部关键部位—足趾甲为仿生原型,通过仿生优化轮刺结构,设计出具有高牵引性能的仿生轮刺式沙地刚性轮,并以一种模拟月壤作为试验松散沙土介质材料,采用离散元软件PFC2D?的内置语言FISH和相关命令,建立了适用于非规则结构刚性轮的轮壤相互作用动态模拟系统,并获得试验验证。通过仿生轮刺式刚性轮与模拟月壤相互作用离散元模拟,并与矩形轮刺式刚性轮模拟结果对照,从轮下模拟月壤颗粒细观运动、接触力场、速度场以及车轮挂钩牵引力角度,验证了仿生轮刺式刚性轮具有优越的牵引性能,在车轮滑转率50%的稳定运行状态下,仿生轮刺式刚性轮的牵引性能可提高5.2%左右。该研究为提高刚性轮在松散沙土介质环境中的牵引性能提供了全新设计和研究手段。     

载荷与径向刚度对机械弹性车轮包容特性的影响

为解决机械弹性车轮在不平路面的冲击振动传递问题,提高车辆行驶平顺性能,该文基于弹性滚子接触模型、有限元分析及试验测试方法对车轮的包容特性及影响因素进行了研究。通过对车轮有效路形的分析,揭示了负荷和径向刚度对车轮包容特性的影响规律,并验证了所建模型的可靠性,结果表明:在车轮径向刚度一定的条件下,有效路形幅值随负荷的增加而减小,但有效路形扰动长度随负荷的增加而增大;在负荷一定的条件下,有效路形幅值随车轮径向刚度的增加而增大,扰动长度随之增加而降低。利用有限元模型和台架试验对车轮的低速稳态包容特性进行了分析,得出了车轮垂向动态力学响应随负荷和径向刚度变化的规律,在径向刚度一定的条件下,车轮垂向力响应随负荷的增加由抛物线形过渡到马鞍形,在负荷一定的条件下,车轮垂向力响应随径向刚度的增加而增大,分析结果反映了该车轮实际包容特性的客观规律性。该研究为机械弹性车轮结构优化及整车振动特性分析提供了参考。     

塔里木地区典型地表土壤力学特性的现场测量与评价

设计了一套土壤力学特性车载测量系统，并利用该系统对塔里木地区典型地表的承压和剪切特性进行了现场测量，得到了表征该地区土壤力学特性的有关参数，为设计适合该地区行驶的车辆提供了重要的基础数据。实验表明所设计的车载测量系统满足土壤特性现场测量的要求。     

片沙覆盖黄土坡面沙土二元结构剖面土壤物理性质变化研究

通过在陕北神木县六道沟小流域调查和采样,对比分析了典型沙土二元结构剖面沙层和黄土层的容重、颗粒组成、孔隙度、饱和导水率及水分特征曲线等物理特性。结果表明:片沙覆盖黄土坡面沙土二元结构剖面沙层和黄土层土壤物理特性变化剧烈,差异明显,尤其是颗粒组成、饱和导水率和水分特征曲线。沙土二元结构剖面土壤物理特性的显著差异导致了该类型坡面发生不同于一元结构坡面的特殊入渗、产汇流和侵蚀过程。     

神木试区的土壤资源

本流域处鄂尔多斯台地的边缘,土壤类型有发育在黄土母质上绵沙土、硬黄土和红黄土;有发育在沙漠上的风沙土;还有淤土等。因成土母质不同,土壤物理—水分性质,化学性质和农艺特性有明显差异。据绵沙土、硬黄土、红黄土和风沙土的特性,进行农业利用,改良时主要沙掺粘和增施磷肥,微量元素等。从本流域土壤类型分布看,有交错带的特征。     

越沙步行轮仿生设计及动力学性能仿真

为提高车轮在沙土介质环境的通过性能,基于鸵鸟足趾结构形貌与运动方式,设计出一种仿生越沙步行轮。该步行轮通过轮脚中的定立柱和动滑块相互配合实现对轮下沙土的限流紧固功能,同时自适应带动轮刺机构进入附着牵引工作状态与离沙减扰非工作状态。采用多刚体动力学分析软件,预测了仿生越沙步行轮轮腿各部件之间的活动范围和干涉情况。采用离散元软件,分析了轮脚底面/沙土相互作用关系,验证了该仿生越沙步行轮具有良好的固沙限流、牵引附着性的特点。该研究为提高松软地面中步行机构的通过性能提供了参考。     

风沙土中氮素的淋溶特性及控制技术初步研究

采用原状土淋溶柱的方法,探讨了氮素在风沙土中的垂向迁移规律及对不同因素的响应特性,并提出了有效的控制措施。结果表明,在试验条件下,供试风沙土中添加的氮素有2/3左右通过垂向迁移作用流出土壤柱中。土壤浸出液与去离子水相比,前者作淋溶液时,氮素的总淋出量较后者增加6.3%;淋溶液pH值由6.4降至4.0,氮素的总淋出量增加8.3%;淋溶速度由3.0ml/min增至5.0ml/min,氮素的总淋出量增加9.2%。土壤有机质含量由9.1g/kg增至17.3g/kg,风沙土中添加的氮素总淋出量降低16.0%;在风沙土中按照15g/m2的比例添加淀粉接枝聚丙烯酸防渗剂后,氮素总淋出量降低33.3%,可有效控制风沙土中氮素的垂向迁移作用。     

铰链组局部损伤的非充气弹性车轮负荷接地及固有特性

为研究重要承载部件损伤对非充气弹性车轮性能的影响,对单组铰链组断裂前后的车轮进行了性能对比试验.采用拆除单组铰链组的方法模拟断裂损伤失效,基于台架试验对损伤前后车轮的负荷特性、接地压力分布特性及模态试验等进行了对比.结果表明:铰链组断裂损伤对车轮负荷特性的影响表现为径向刚度的下降,且与损伤所在车轮的位置有关.当损伤分别位于水平和竖直位置时,铰链组断裂损伤车轮的平均径向刚度较无损伤车轮的数值分别下降25%和35%;在相同垂向载荷作用下,铰链组断裂损伤对车轮接地压力分布的影响表现为接地印迹长度和接地面积的增大,垂向载荷为7262 N时,损伤车轮的接地印迹长度较无损伤车轮的数值增大15%,接地印迹宽度没有变化,接地面积增大;整体上无损伤车轮的固有频率大于铰链组断裂损伤车轮对应的固有频率,大多数阻尼系数小于含有铰链组断裂损伤车轮对应的阻尼系数,节点的振型幅值大于相应的损伤车轮节点的振型幅值.该研究可为提高非充气弹性车轮的可靠性设计提供参考.     

高含水量土壤承压特性的探讨

水田表层土壤由于含水量较高,其承压特性与其他土壤有较大区别。经观测高含水量土壤在平板测头作用下的流动规律,并测定其压力—沉陷关系表明:Bekker的压力—沉陷公式不适用于高含水量土壤。通过分析,导出了高含水量土壤的压力—沉陷公式。试验结果表明,预测值与实测值相当一致。该文还分析了土壤粘度、压板面积、贯入速度对平板贯入阻力的影响。     

基于滚动阻力实时监测的软路面识别方法

为提高某军用越野车辆在软路面的机动性,提出一种基于滚动阻力实时监测的软路面识别方法。利用软路面测量的特征参数计算出土壤"圆锥指数"(cone index,CI);依据贝克的地面力学"压力-沉陷"公式获得主要由土壤压实阻力构成的车轮滚动阻力系数;通过实时监测车辆和发动机动的运行状态,基于车辆纵向力平衡方程,根据发动机的输出扭矩计算车辆当前行使路面的滚动阻力系数,并与软路面滚动阻力系数临界阈值进行对比。若为软路面则采取车辆软路面的行使模式,使得车辆快速通过。该文实现了车辆对软路面的自我识别,识别率达90%,提高了越野车辆的机动性能。     

均质土壤承压下陷模型改进及验证

针对传统土壤承压模型依赖拟合原位承载试验曲线的复杂性或建立在土壤力学参数基础上的预测模型的理想化等问题,该文提出一种改进的土壤承压下陷模型。依据地面力学和土壤力学相关理论将土壤承压力学模型分3类进行简要介绍,分析其各自特点和参数意义。结合土壤承压极限理论的指数形式,提出改进的土壤承压模型。利用庄继德等人的相关试验研究结果进行验证,结果表明砂性土、水稻土的土壤承压下陷计算预测曲线与实际拟合曲线吻合度较好,其中砂土试验的Bekker下陷曲线与改进模型计算所得曲线的决定系数R2为0.9998;利用Bekker文献中的黏性土试验参数数据进行验证,计算所得土壤极限应力值与相应位置贝氏方程拟合应力值误差在5%~21%之间,土壤变形指数求解值与实际值误差在7%~36%之间。该模型普适性、准确性较强,可在测得土体基本力学参数的基础上预测载荷下陷曲线,为研究车辆行驶下陷提供参考。     

车辆前轮前束值与外倾角合理匹配算法的商讨

前轮定位参数仍然是困扰运输机械生产的难题。该文在总结前人研究成果的基础上，基于前轮侧滑机理，考虑轮胎特性和车辆结构参数推导了前束值与外倾角合理匹配关系。并且用YZK1026B型皮卡车的侧滑试验验证该算法的正确性，为车辆在改进设计过程中前束值与外倾角合理匹配提供参考。同时，提出了前束侧偏力概念供商讨。     

车辆行驶的表层沙土非线性弹性本构模型的试验研究

以车辆行驶的表层沙土为研究对象，用土壤动态三轴仪对车辆行驶的表层沙土的力学特性进行了试验研究，建立了适于车辆行驶的表层沙土的非线性弹性邓肯（Ｄｕｎｃａｎ）本构模型。研究结果表明它能够较好地反映车辆行驶的表层沙土的本构关系，为车辆行走机构与表层沙土相互作用的力学计算分析和研制沙漠运输车辆奠定了基础     

提高松散土壤表层承载能力的试验研究

通过测取驱动轮下松散土壤的运动规律,和土壤的压板与三轴仪试验,从其结果分析表明:提高松散土壤表层承载能力的主要措施是限制轮下土壤的剪切流动。根据骆驼足具有增加接地面积和固沙作用,提出研制仿驼足型步行式车辆,为设计开发沙漠运输车辆提供根据。     

沙地铺设轮性能试验研究

对模拟沙地铺设轮的实际工作环境,自行设计试验方案,科学确定试验目的、方法与内容,进行分类试验,并采用数值分析法对结果进行分析处理,获得纵向铺设机构工作所需的力参数的有效范围,解决纵向草铺设过程中的折断问题。     

Rules of thumb for minimizing subsoil compaction

Subsoil compaction is persistent and can affect important soil functions including soil productivity. The aim of this study was to develop recommendations on how to avoid subsoil compaction for soils exposed to traffic by machinery at field capacity. We measured the vertical stress in the tyre–soil contact area for two traction tyres at ca. 30‐ and 60‐kN wheel loads on a loamy sand at field capacity. Data on resulting stress distributions were combined with those from the literature for five implement tyres tested at a range of inflation pressures and wheel loads. The vertical stress in the soil profile was then predicted using the Söhne model for all tests in the combined data set. The predicted stress at 20 cm depth correlated with the maximum stress in the contact area, tyre inflation pressure, tyre–soil contact area and mean ground pressure. At 100 cm depth, the predicted vertical stress was primarily determined by wheel load, but an effect of the other factors was also detected. Based on published recommendations for allowable stresses in the soil profile, we propose the ‘50‐50 rule’: At water contents around field capacity, traffic on agricultural soil should not exert vertical stresses in excess of 50 kPa at depths >50 cm. Our combined data provide the basis for the ‘8‐8 rule’: The depth of the 50‐kPa stress isobar increases by 8 cm for each additional tonne increase in wheel load and by 8 cm for each doubling of the tyre inflation pressure. We suggest that farmers use this simple rule for evaluating the sustainability of any planned traffic over moist soil.