基于贝克理论履带沉陷性能研究

地面力学是研究车辆与地面相互作用的边缘学科,履带-地面相互作用是其中较为重要的一个分支。经过对地面力学的研究与总结,发现履带车辆在松软土壤上行驶时,应该采用大履刺履带行走机构,但目前学者们往往忽视了履刺的作用,进行的研究工作较少。基于贝克理论和研究方法,应用力学平衡方法,提出松软土壤条件下大履刺履带压力-沉陷的关系式。采用赋值法解决变形系数为非整数时沉陷量的预测问题。可为大履刺履带车辆沉陷性能和履带结构参数优化提供理论依据。     

大履刺履带沉陷性能预测方法研究

地面力学是研究车辆与地面相互作用的边缘学科,履带-地面相互作用是其中较为重要的一个分支。经过对地面力学的研究与总结,发现履带车辆在松软土壤上行驶时,应该采用大履刺履带行走机构,但目前学者们往往忽视了履刺的作用,对履带沉陷性能的研究工作较少。据此提出两种方法:基于贝克理论,应用力学平衡方法,提出松软土壤条件下大履刺履带压力-沉陷的关系式,采用赋值法解决变形系数为非整数时沉陷量的预测问题;基于PFC2D软件,探讨利用离散元法分析大履刺履带沉陷性能的可行性。可为大履刺履带车辆沉陷性能和履带结构参数优化提供理论依据及仿真手段。     

分析履带—地面相互作用的三维模型的建立

由于在履带行走机构作用下土壤的压实通常会伴随着横向扰动并产生位移,所以履带车辆与土壤相互作用中的影响区域是三维空间的,应该从三维的角度分析履带-地面相互作用。根据Mckyes-Ali三维模型,结合贝克和Nobutaka的研究方法,将三维模型应用到履带-地面作用分析中。分析挡板与土壤相互作用过程,并对挡板所受水平阻力进行求解,完成三维模型的建立,将三维模型与对数螺旋线模型进行对比,验证其准确性。三维模型的研究为从三维模型分析履带-地面相互作用提供了理论基础和依据,为仿真软件在履带-地面作用分析中的进一步发展提供模型支持。     

双流传动履带车辆坚实地面转向模型

基于双流传动履带车辆转向动力学理论,建立了考虑履带车辆转向过程中滑转和滑移情况下坚实地面上的转向过程仿真模型.该模型反应了履带车辆在坚实地面上的转向过程,为履带车辆动力性能研究提供了可靠的理论分析依据.     

履带车辆动力学建模与仿真技术概述

履带车辆动力学模型的建立是进行动力学分析、车辆参数设计、车辆结构优化不可或缺的一步。为了能够对履带车辆动力学建模和仿真方法具有明确的了解和认识,对履带车辆的地面力学模型、平稳性模型、转向动力学模型的发展历程和一些典型建模方法进行介绍。并介绍了车辆动力学常用仿真软件的使用方法和一些仿真思路,对履带车辆仿真的几项关键仿真技术进行了分析。     

考虑土壤滑转流动的柔性履带应力分布研究

履带-地面相互作用力学研究在履带机构设计、优化、控制与仿真方面具有重要的作用,其中柔性履带应力分布是目前该项研究的难点。本文将地面力学广泛应用的半经验法与土槽实验方法相结合,首先在KARAFIATH构想的基础上分析了履带行进过程中土壤的剪切流动及滑移线分布规律,提出了滑转流动导致的土壤流失量的计算方法,并在引入履带应力分布的研究中,实现了对传统履带-地面应力分布模型的修正和改进。利用履带机构-土壤实验系统进行相关测试,结合实验测量拟合得到履带段各点的下陷量曲线,代入本文模型中计算得到机构各处的正应力与切应力的分布情况。在载荷6 kg,滑动率从0.23增加到0.71时,履带机构竖直方向正应力的计算值与实验测量平均相对误差不超过15%,相关系数不小于0.83。模型可用于柔性履带地面耦合动力学建模与特性分析。     

软土路面履带车辆行驶性能研究综述

履带车辆行驶性能是整车性能的重要评价指标,车辆常在复杂路况下工作,行驶性能受路况影响较大。基于此,本研究综述了评估履带车辆性能的虚拟样机技术和仿真方法,讨论了离散元法在土力学研究中的应用,总结了关于车辆与土壤路面交互作用的研究成果,分析了履带车辆与可变形路面耦合研究的成果和挑战,提出了土壤剪切破坏和变形对车辆行驶性能的影响等未来可能的研究方向。研究结果表明,考虑地面相互作用是优化履带车辆设计和提高性能的关键,适应不同土壤类型和地形条件的车辆设计和参数优化对于提高车辆的通用性至关重要。     

橡胶履带行走装置转向性能分析

基于履带车辆的转向理论,分析了转向时行走装置的橡胶履带与地面间的相互作用,得出转向时转向阻力矩的数学表达式和反映橡胶履带行走装置转向灵活性的转向比的数学表达式,为合理地确定履带的接地长度和履带轨距提供依据。     

履带车辆松软路面通过性分析

在车辆地面力学的研究中,我们通常采用衡量土壤强度的方法来评估车辆在松软土壤的机动性能。我国主要采用贝克压力——沉陷及摩尔库仑理论来衡量土壤的强度及车辆的通过性。但车辆行驶地域的随机性很大,而且土壤成分的不均匀及土壤的含水量会对预测车辆通过性产生很大障碍,因此对于WES法的研究具有重要的意义。通过对圆锥指数法的研究,建立了判断车辆通过性的标准以及如何利用圆锥指数求得履带车辆挂钩牵引力,为预测车辆的机动性能提供了依据。     

基于FTA-FMEA联合法的履带车辆综合传动装置故障分析

为准确定位履带车辆综合传动装置故障,按照确定顶事件、FTA定性分析、部队自检自修、FMEA分析和定位故障的步骤,利用FTA-FMEA联合法对履带车辆综合传动装置某一复杂故障进行了实例分析.根据得出的结论可方便指导部队对其进行自修和送修.实践证明,该方法简单可行,准确率高,对指导履带车辆综合传动装置修理具有非常重要的军事和经济意义.     

地面机器系统的研究现状及展望

回顾了国际地面力学学科发展情况、国际地面车辆系统学会的成立及发展情况,以及中国的地面机器系统学科从１９５１年开始至今的研究情况及研究成果。阐述了地面力学学科的研究内容以及对农林业、工业、国防、交通等领域所起的巨大作用。文中还介绍了Ｂｅｋｋｅｒ等人对地面力学学科所作的贡献,讨论了地面车辆系统今后的发展方向。     

松软地面机械仿生理论与技术

生物经过长期与自然环境进行物质、能量及信息交换,造就了适应生态环境的生物系统和生存本领许多科学技术难题在生物界已经获得圆满解决。现代侧试技术和测试仪器的出现使得对生物结构、生物功能和生命过程的认识得到了惊人的进展,这为其他学科的研究及发展注入了新的活力,提供了全新的科学原理和技术方法。在工程科学领域中融入生物科学原理和方法进行生物科学与工程科学渗透交融的工程仿生学研究获得了长足的发展,生物科学、机     

确定松软地面剪切特性模型参数的新方法

分析了松软地面剪切特性曲线的特点,提出了确定松软地面剪切特性模型参数的新方法－转换加权最小二乘法,对最小二乘法进行了推广,采用该方法建立了确定常用松软地面剪切特性模型参数的公式。编制了松软地面剪切特性分析软件,并用于研究某典型沙地的剪切特性。     

土壤垂直和水平复合载荷-变形关系研究

基于有限元理论分析了土壤在承受垂直和水平复合载荷下的变形规律。首先通过平板沉陷试验分析确定土壤在垂直载荷作用下的载荷-变形关系,接着考虑水平载荷的影响,通过剪切试验确定土壤的复合载荷-变形关系。研究结果表明,水平载荷会造成土壤的滑动沉陷,水平剪切位移与土壤的滑动沉陷量之间呈线性关系。对影响滑动沉陷量的因素进行了分析,其中影响比较大的因素是垂直方向的载荷以及土壤的塑性参数:黏聚力和摩擦角,而土壤的弹性参数:弹性模量和泊松比对滑动沉陷量的影响比较小。     

软地面半履带式气垫车的功率分析

在分析了半履带式气垫车垂向受力和行驶阻力的基础上,得出了功率消耗和地面土壤参数的关系,求得了风机最佳转速。在不同土壤条件下,控制风机工作在最佳转速,可使半履带式气垫车功率消耗最小。提出了一种在气垫车行驶过程中测算土壤参数近似值的方法,该近似值经修正后可为功率控制提供土壤信息。     

基于多体接触碰撞的松软地面车轮沉陷仿真

提出了一种大规模多体系统接触碰撞理论与车辆地面力学理论相结合的仿真方法,并基于多体动力学仿真平台开发了车轮土壤相互作用仿真模块。基于该方法建立的土壤动力学模型和车轮土壤接触碰撞模型,进行了车轮沉陷的仿真。根据记录,在普通配置台式计算机上模拟土槽系统30 s的运动,仅需20 min。在相同实验条件下,仿真结果与土槽实验结果趋势一致,仿真曲线与土槽实验曲线吻合良好。由此表明该仿真算法能够满足越野行驶仿真的需要。     

交通仿真系统中碰撞检测技术研究

在虚拟环境中,碰撞检测及响应直接影响最终仿真的效果.为了使交通仿真系统有较高的真实性,必须处理好仿真系统申存在的碰撞问题.首先对碰撞响应技术进行了研究,然后根据交通系统的特点,深入分析了交通仿真系统中常见的几类碰撞问题,重点对车辆与物体的碰撞检测及响应、车辆与地形的碰撞检测及响应以及视线的碰撞检测及应用等三个方面的问题进行了讨论,最后提出了碰撞检测的简化包围盒算法及地形匹配算法,并建立了一套科学实用的仿真模型,为解决交通仿真系统中的碰撞问题提供理论依据.     

软地面半履带气垫车设计原则与分析

提出了采用弹性联接结构设计地面半覆带气垫的设想,其优点在于既可降低车辆的总功率消耗又可改善车辆行驶的平顺性。对载荷匹配与功率消耗关系进行分析后得出,该车辆具有总功率消耗最小点。并在试验条件下对该模型车进行了试验验证。     

推拉式气垫运载平台转向运动分析

针对一种新型的仿生步行气垫车－推拉式气垫运载平台，就其特殊形式的行走机构和车辆非连续运动的特点，研究其转向运动规律。采用力学分析和数学分析相结合的方法，得到气垫平台步进转向角α与左右油缸行程差的关系曲线，并应用最小二乘法拟合出输入输出关系方程式。最后，给出了软、硬地面条件下车辆转向运动试验结果及比较分析。