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。     

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。     

塔里木地区典型地表壤力学特性的现场测量与评价

设计了一套土壤力学车载测量系统，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。     

三轮农用运输车－驾驶员闭环系统的行驶方向稳定性

研究了考虑驾驶员转向控制时三轮农用运输车在地面绝对坐标系中的行驶方向稳定性，推导了三轮车－驾驶员闭环系统稳定行驶的条件，分析了影响行驶方向稳定性的诸种因素，提出了为提高行驶方向稳定性在车辆总体布置和操纵中应注意的原则     

三轮农用运输车——驾驶员闭环系统的行驶方向稳定性

研究了考虑驾驶员转向控制时三轮农用运输车在地面绝对坐标系中的行驶方向稳定性，推导了三轮车－驾驶员闭环系统稳定行驶的条件，分析了影响行驶方向稳定性的诸种因素，提出了为提高行驶方向稳定性在车辆总体布置和操纵中应注意的原则。     

随机激励状况下挂接车辆柔性牵引技术的试验研究

为改善挂接车辆的行驶平顺性状况，建立了平稳随机激励状况下挂接车辆的随机参数动力学微分方程，并进行了等效参数化。优化设计了挂接车辆的柔性牵引装置，并进行了仿真分析和平顺性试验，结果表明使用经过优化设计的柔性牵引装置后，改善了挂接车辆在平稳随机路面激励状况下的牵引运行状况和行驶平顺性状况。     

基于横向力系数的汽车急转防侧翻车速计算模型与仿真

针对汽车转向行驶时常因车速过快而引发侧翻事故这一问题,通过建立车辆转向行驶的力学模型,分别对刚性车体和考虑悬架作用车体在急转工况下的受力状况进行分析;在分析车辆转向时横向载荷转移、悬架运动等因素对横向力系数影响的基础上,将横向力系数的计算方法进行改进;根据横向力系数与车速间的关系,建立了基于横向力系数的汽车急转工况防侧翻临界安全车速计算模型;选用某型商用车结构参数为例,通过Matlab软件仿真的方法将所建立模型与其他4种弯道安全车速计算模型进行对比分析,该模型所得临界安全车速处于其他4种车速模型所得结果的区间内;同时,采用车辆动力学软件Truck Sim进行不同转弯半径下的车辆转向侧翻仿真对该模型进行验证,模型所得安全车速值比Truck Sim软件仿真所得侧翻临界车速值约小10%。该研究为急转工况下车辆的侧翻评价以及车辆转向行驶的主动安全控制提供了参考。     

提高农用运输车辆行驶平顺性研究

为改善农用运输车辆在不平路面上的行驶平顺性，建立了五自由度系统振动数学模型，通过模拟计算，探讨了车辆悬架系统参和座椅参数对行驶平顺性影响，并确定了悬架刚度与减振器阻尼的最佳匹配。改进后的试验结果表明，行驶平顺性有明显提高。     

籽棉压缩与应力松弛力学特性及模型构建

为深入研究籽棉压缩及应力松弛过程的力学特性并构建其本构模型,该研究以籽棉为研究对象开展试验,分别利用改进西原模型和五元件广义Maxwell模型对压缩和应力松弛的应力应变曲线进行描述。通过定义的本构模型对不同含水率及喂入量的籽棉力学特性试验数据结果进行参数辨识,得到相关模型参数,并探究不同因素对压缩及松弛过程应力的影响规律。研究结果表明:曲线拟合法求解籽棉压缩及应力松弛过程本构模型参数的决定系数均大于0.9,改进西原模型、五元件广义Maxwell模型可以较好地描述籽棉压缩力学特性和应力松弛特性。对籽棉压缩及应力松弛力学特性解析显示,模型参数表现出明显的应力规律:通过Duncan均值比较结果可知:籽棉压缩本构模型参数中不同含水率组间弹性模量差异均显著(P0.05),不同喂入量组间串联虎克体弹性模量差异显著(P0.05),压缩应力值与含水率、喂入量呈正相关关系;籽棉应力松弛模型参数中不同含水率及喂入量组间弹性模量及粘性模量差异均显著(P0.05),弹性模量、粘性模量与含水率及喂入量均呈正相关关系。籽棉压缩与应力松弛力学特性的研究可为籽棉压缩过程机理研究、模拟仿真提供理论依据,缩短机具研发过程。     

带单轴拖车拖拉机自动倒车行驶的研究

该研究中,应用最优控制理论设计了带单轴拖车拖拉机自动倒车行驶的控制方法。首先利用二次变分法设计了车辆自动行驶的轨道;其次,对车辆运动学方程进行了线性化处理;最后应用最优控制理论,设计了车辆沿行驶轨道自动行驶的一种时变线性二次型控制器,利用设计的行驶轨道和控制器进行了实车试验。试验表明,该控制方法能够实现带单轴拖车拖拉机自动倒车行驶控制。     

车轮重复通过对沙土力学特性影响及参数预测

根据重复加载不改变沙土的极限承载能力以及重复通过时作用在车轮上的土壤推力基本不变的试验结果,借助于MGBekker建立的“压力—沉陷”和“剪切一位移”方程,提出了车轮重复通过条件下的沙土承压及剪切特性参数的预测方法。由于综合考虑了车轮重复通过对沙土承压及剪切特性的影响,应用文中提出的方法可更准确地模拟多轴轮式车辆在沙土上的牵引通过性能以及各轮轴的实际受力情况。     

流动沙丘不同部位风蚀积沙特征研究

[目的]探究和利用流动沙丘各部位的风蚀积沙规律,为提升固沙技术措施提供依据。[方法]在典型新月型沙丘上设置3台光电子式积雪深度测定仪观测流动沙丘不同部位的风蚀和积沙规律。[结果]在特定风速下落沙坡随着起沙风速变化其积沙深度由1cm逐渐增加到12cm,并在起沙风速下降时形成一个强烈的积沙过程;迎风坡在起沙风速时处于最大的风蚀状态,并随风速变化形成一个由强风蚀到弱风蚀的转变过程;沙丘顶部在临近起沙风速时处于风蚀过程,并随起沙风速的逐渐增加又处于积沙过程。此外,流动沙丘迎风坡在12月至翌年5月间净风蚀深度月均值约为29.85cm;落沙坡在12月至翌6月间积沙深度月均值净增加139.5cm;而沙丘顶部在3—11月为风蚀发生期,平均风蚀深度变化值为27.3cm,12月至翌年3月为积沙发生期,平均积沙深度变化值为29.47cm。[结论]风速对流动沙丘不同部位风蚀积沙特征变化具有重要影响,而且不同部位风蚀积沙程度存在明显差异。     

仿驼步行足的研究

生活在沙漠地区的骆驼,不仅对沙漠环境具有很强的适应性,而且具有很好的通过沙地能力。本文通过对驼足结构、运动方式及对沙地作用等的分析,根据仿生原理,提出了仿驼步行的设计原理与方法,研制了仿驼足机构,并对其进行了试验。结果表明,此足性能良好,为开发步行车辆提供了依据。     

可降解聚乳酸沙障降解性能研究

按不同坡向和不同坡位,对乌兰布和沙漠铺设3.5a的聚乳酸(PLA)方格沙障的降解性能进行了研究。通过单根纱线拉伸试验研究了沙障的力学性能变化,利用天平称重测定了失重率变化,并利用环境扫描电镜观察了障体表面形态变化。结果表明,与未使用的PLA沙障相比,随坡位的上升,障体4个部位的单纱断裂强度呈现出不同程度的降低,各部位的单纱断裂强度由小到大排序依次为:迎风面、顶部、背风面、贴地面。从坡底到坡顶,障体的失重率整体呈现出逐渐增大的变化特点。沙障暴露部分的降解现象较贴地部分的明显。风沙流吹蚀磨蚀是影响PLA沙障材料性能的最主要因素,光照的影响其次,沙区土壤微生物的作用最小。     

带状砂沟模式下土壤入渗过程模拟研究

[目的] 探究土壤质地类型和砂沟结构参数对土壤入渗过程的影响,为砂沟集雨工程设计、运行和管理提供科学依据。 [方法] 基于HYDRUS-2D/3D软件,建立带状砂沟模式下土壤水分运动数学模型,利用室内试验验证模拟带状砂沟模式下土壤入渗过程的可靠性。在此基础上,模拟分析不同影响因素下带状砂沟模式下土壤累积入渗量和湿润锋运移变化过程。 [结果] 模拟结果与实测数据无显著性差异且一致性良好,表明所建模型及其求解方法能够有效获取带状砂沟模式下不同时刻土壤累积入渗量和湿润锋运移距离数值;均质土壤填充带状砂沟存在明显的增渗效应。原土质地、砂沟距、砂沟宽和砂沟深均对增渗率有较大影响,增渗率随原土饱和导水率和砂沟距的增大而减小,随砂沟宽和砂沟深的增大而增大;土壤湿润锋轮廓呈下低上高的U形,随时间的延长,U形侧边湿润锋逐渐靠近砂沟交汇面,顶部平台逐渐消失;原土质地对湿润锋运移距离影响较大,湿润体随原土饱和导水率的增大而增大;砂沟深对湿润锋的形态和分布影响较大,随砂沟深度的增大,U字体型垂向拉伸,左侧湿润深度显著增大,右侧湿润深度变化微弱;砂土质地、砂沟距和砂沟宽对湿润锋运移距离影响较小。[结论] 带状砂沟土体构型能够显著提高土壤入渗能力,土壤质地类型和砂沟结构参数对土壤累积入渗量和湿润锋运移距离均有不同程度影响。     

基于单目视觉车辆姿态角估计和逆透视变换的车距测量

针对一般的单目视觉测距方法忽略汽车在行驶过程中姿态角变化的问题,该文提出了一种基于变参数逆透视变换和道路消失点检测的单目视觉测距模型,实现了车辆在相对运动过程中的纵向距离和横向距离实时测量。首先,该文通过基于纹理方向估计的道路消失点检测算法计算出汽车运动的偏航角和俯仰角,然后运用变参数的逆透视变换和几何建模分析方法,建立车辆测距模型。对不同道路环境和测距方法的2组对比试验分析该文方法的可行性和有效性,结果表明,该文所提出的测距模型能够有效测量纵向70 m、横向4 m以内的目标车辆距离,测量误差在5%以内,且道路环境越好,误差越小,道路良好的平坦道路测距误差在3%以内;该文算法的平均处理速度达到了40帧/s。     

不同覆砂厚度对土壤水盐运移影响的实验研究

采用室内土柱模拟试验,研究了不同覆砂厚度条件下土壤潜水蒸发及蒸发后盐分(EC)分布特征,并就覆砂厚度对土壤水盐运移的影响进行了分析。结果表明:覆砂厚度对潜水蒸发的抑制率有显著效果,且抑制率随覆砂厚度的增加而升高,如当覆砂厚度1.7 cm时抑制率达到83%,当覆砂增加到3.6 cm和5.7 cm时,抑制率分别为95%和97%;土壤表层覆砂具有显著的抑盐效应,通过覆砂明显的减轻了土壤盐分向上运移和表聚,如当覆砂厚度1.7 cm时,表层盐分抑制率达到83%,当覆砂厚度为3.6 cm与5.7 cm时,盐分抑制率则分别上升到96%和97%。本试验表明,土壤表层覆砂是一种防止土壤水分蒸发,提高土壤保水能力和抑制土壤盐分表聚的有效方法,覆砂厚度达到3.6 cm是一种在新疆北疆绿洲合理覆砂厚度。     

车用空气弹簧力学性能仿真及试验研究

车用空气弹簧工作过程中产生几何、材料、接触三重非线性,用传统的经验公式难以准确预测其非线性力学性能.近年来,随着非线性有限元理论和计算机的发展,用有限元法预测车用空气弹簧力学性能成为可能.该文以某一汽车悬架用空气弹簧为研究对象,采用Mooney-Rivlin模型模拟橡胶、Rebar模型模拟帘线、刚体模拟缘板和活塞等方法建立其有限元模型,导入非线性有限元软件ABAQUS进行力学性能数值计算.为了验证计算结果的可靠性,在Instron 8800电液伺服系统台架上进一步测试了该弹簧力学性能,结果分析表明计算值与试验值比较吻合,因此,非线性有限元为车用空气弹簧力学性能预测提供了一种经济实用的方法.     

沙障风荷载作用下嵌固端受力分析

该文应用大涡模拟方法研究不同孔隙度透过性沙障嵌固端受力变化及其周围流场结构特征。结果表明,非透过沙障在相同速度的促发气流下嵌固端受力远高于孔隙沙障,其嵌固端弯矩和剪力最大值分别为40%孔隙率沙障的2倍和1.5倍,为80%孔隙率沙障的16.5倍和14.45倍,沙障嵌固端最大弯矩和剪力值随孔隙率增大而逐渐减小。在持续风力作用下,沙障嵌固端所受弯矩和剪力大大降低,沙障孔隙率为0时,其最大弯矩和剪力值约为其平均值的9.4倍和6.9倍,而沙障孔隙率为80%时,最大弯矩和剪力值分别约为其平均值的2.3倍与2.5倍。沙障孔隙度在一定范围内变化时,其周围流场结构有一定的相似性,以50%孔隙率为分界点可以分为2组,每组沙障嵌固端受力各有其相似的变化特征。研究可为沙障设计插入深度提供理论支撑。     

考虑药罐液体晃动的高地隙喷雾机底盘悬架优化设计

针对高地隙喷雾机作业工况复杂,罐内药液晃动及质量时变导致的整车行驶平顺性难以保证的问题,基于液体晃动动力学特性和机械模型等效准则,建立了喷雾机液—固耦合下的底盘非线性垂向动力学模型,应用多目标遗传算法对喷雾机底盘悬架系统参数进行了优化,得到了不同路面及充液条件下的悬架刚度、阻尼最优参数矩阵。优化结果表明,最优悬架参数下的整车车身垂向加速度、侧倾角速度、俯仰角速度及车轮动载荷较优化前分别降低27.5%、16.4%、25.8%及17.6%。搭建喷雾机整机试验平台,开展两种典型路面工况条件下的喷雾机整车试验。试验结果表明,与初始参数条件下的整车平顺性评价指标相比,悬架最优参数条件下的车身垂向加速度分别降低了15.58%与18.72%,车身侧倾及俯仰角速度均降低10%以上。研究结果可为包括喷雾机在内的罐体类车辆悬架设计、参数优化及控制提供参考。