【摘要】：近年,我國的海洋領土維權(quán)形勢的日益嚴峻,亟需我們早做準備,加強我方部隊現(xiàn)裝車輛沙地通過性問題研究,以提高軍隊奪島控島所必需的灘頭機動能力。另外,隨著我國探月工程進入月面探測階段,月壤砂性特征帶來的可通過性差問題,也考驗著我探測車輛的行走能力。而深入分析車輛沙地行駛的輪壤接觸過程和車輪牽引問題,是研究解決車輛通過性問題的基礎和關(guān)鍵。本文針對沙地輪壤相互作用和車輪牽引性能的研究需要,以東風猛士車輪和廣東某海灘海積砂為研究對象,引入在顆粒介質(zhì)微觀力學分析上具有獨特優(yōu)勢的離散元方法,進行車輪與砂壤地面顆粒流三維建模,并對輪壤進行細觀和宏觀動態(tài)分析。主要研究工作和成果如下:1.選取典型的南海海積砂作為砂壤樣本,結(jié)合車輛行走主要作用土層合理采樣,按照《土工試驗規(guī)程》和《土工試驗方法標準》進行參數(shù)測試和室內(nèi)三軸試驗,為土槽建模提供數(shù)據(jù)準備。2.通過離散元顆粒流程序PFC3D模擬室內(nèi)三軸試驗,分析離散元細觀參數(shù)與砂樣宏觀力學參數(shù)之間的關(guān)系,在此基礎上建立了海積砂離散元參數(shù)模型。3.基于車輛地面力學半經(jīng)驗法研究成果,以保持車輪接地平均壓力和接觸角不變?yōu)樵瓌t,解析推導了車輪等效縮尺的徑、寬等參數(shù)變化關(guān)系,進而通過模擬承壓板試驗和數(shù)值擬合獲取海積砂Bekker力學參數(shù),構(gòu)建了東風猛士車輪縮尺模型。4.設定車輪剛性條件,運用PFC內(nèi)置語言進行二次開發(fā),采用顆粒簇法生成結(jié)構(gòu)參數(shù)可調(diào)的顆粒集合體車輪,實現(xiàn)了車輪結(jié)構(gòu)的離散元三維建模。5.比照室內(nèi)土槽試驗原理和參數(shù)設定,調(diào)試建立了輪壤接觸模擬土槽試驗系統(tǒng)。通過驅(qū)動輪牽引性能試驗仿真,分析了簡單工況下受力介質(zhì)參數(shù)、車輪行駛參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對驅(qū)動輪牽引特性的影響規(guī)律。研究表明,增大輪寬、輪徑以及加裝輪齒,均能提高驅(qū)動輪在砂壤地面的牽引性能。
【學位授予單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U461.51;TJ810.1
【圖文】：

圖 2. 1 三維離散元典型單元接觸模型為切向剛度系數(shù); Cs為切向阻尼系數(shù); 動相對速度，μ 為單元間摩擦系數(shù)；si為法、切向接觸力的矢量和。即c , AB n ,AB s,ABF F F觸力矩：AB A s ,ABM r F粒 A 的質(zhì)心指向顆粒 A、B 接觸點的矢動學模型間的本構(gòu)關(guān)系可以建立單元 A 的基本運,Aj i1( g )ac i i i i ijF K C m i=1,23Aj1 1( ) ( )ai i i i i i i ij iI M I K C S

/ 2 nn nt t t t t ti i i / 2 nn nt t t t t ti i i 中,下標 i=1,2,3 表示 3 個相互垂直的坐標軸；函數(shù)niF、合力及合力矩，是位移和速度的函數(shù)；, , , ,n n nn ni i i ii 、線速度、線加速度、角位移、角速度和角加速度；m動慣量；Δt 為時步。程中(t), (t), (t), (t), (t t/ 2), (t t/ 2)n n n nn ni i ii i i 在t An將移動到一個新的位置，并導致產(chǎn)生新的平衡力和力( )nt tiF 和合力矩( )nt tiM ,返回式（2-7）和式（2-8一直下去，即可得到每個單元的運動軌跡。其計算過程→②→③→④→⑤→⑥,從 t 時刻的位移開始，結(jié)束于

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳淵召;李振霞;;基于離散元法的橡膠顆粒瀝青混合料細觀結(jié)構(gòu)分析[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2013年04期

2 蔣明鏡;肖俞;朱方園;;深海能源土宏觀力學性質(zhì)離散元數(shù)值模擬分析[J];巖土工程學報;2013年01期

3 朱飛;張林進;蔡道林;葉旭初;;臥式行星球磨機最佳參數(shù)的數(shù)值模擬[J];材料工程;2012年05期

4 李立青;蔣明鏡;吳曉峰;;橢圓形顆粒堆積體模擬顆粒材料力學性能的離散元數(shù)值方法[J];巖土力學;2011年S1期

5 方俊;閆民;許立峰;;顆粒輪胎與顆粒地面模型[J];科技導報;2007年24期

6 焦紅光;李靖如;趙繼芬;趙躍民;;關(guān)于離散元法計算參數(shù)的探討[J];河南理工大學學報(自然科學版);2007年01期

7 孫裕晶;馬成林;牛序堂;于建群;;基于離散元的大豆精密排種過程分析與動態(tài)模擬[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2006年11期

8 周健;蘇燕;池永;;顆粒流模擬土的工程特性(英文)[J];巖土工程學報;2006年03期

9 于建群,付宏,李紅,申燕芳;離散元法及其在農(nóng)業(yè)機械工作部件研究與設計中的應用[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2005年05期

10 周健,池永;土的工程力學性質(zhì)的顆粒流模擬[J];固體力學學報;2004年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉吉成;月球車車輪驅(qū)動性能及其綜合評價的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 李幸;基于離散元法的沙性路面輪胎牽引特性數(shù)值分析[D];國防科學技術(shù)大學;2015年

2 李海兵;基于離散元三維車輪仿真軟件的研制[D];吉林大學;2014年

3 劉芳;非規(guī)則結(jié)構(gòu)車輪/散體模擬月壤相互作用動態(tài)仿真系統(tǒng)研究[D];吉林大學;2013年

4 宋洪健;車輪在松軟地面上滾動過程的仿真軟件研制[D];吉林大學;2011年

5 趙歷;組合橢球顆粒模型的三維離散單元方法的研究[D];吉林大學;2010年

6 潘克峰;幾種三維離散元法邊界的算法研究和軟件設計[D];吉林大學;2009年

7 宋鶚;基于橢圓顆粒模型的離散元法基本理論及算法研究[D];吉林大學;2008年

本文編號：2716602