越野車輛通常行駛在顆粒狀的沙石路面,深入研究越野輪胎與沙石路面之間的相互作用對越野車輛的設(shè)計開發(fā)、牽引性能優(yōu)化以及復(fù)雜路面通過性評估都具有重要意義。傳統(tǒng)的有限元方法（FEM）或離散元方法（DEM）,不僅不能單獨有效地描述越野輪胎與沙石路面之間的相互作用問題,而且存在仿真計算耗時等問題。為此,本文采用基于GPU并行計算的離散元與有限元耦合方法（DEM-FEM）以準確及高效模擬越野輪胎在沙石路面上的行駛行為,其中越野輪胎采用有限元方法描述其連續(xù)介質(zhì)特性,而沙石路面則采用離散元方法描述其散體顆粒特性。首先,針對仿真中沙石顆粒與輪胎表面接觸判斷問題,提出了一種高效及準確的接觸檢測算法,即TSC算法。該算法的全局搜索適用于輪胎-沙石相互作用的接觸檢測,在全局搜索階段依據(jù)輪胎在沙石路面上運動接觸特性,采用動態(tài)改變移動接觸區(qū)域內(nèi)的離散元從節(jié)點與有限元接觸主面的方法快速確定潛在接觸對。該算法的局部搜索基于內(nèi)-外算法原理,將接觸區(qū)域分為面接觸區(qū)、邊接觸區(qū)以及點接觸區(qū)三種類型,在局部搜索階段依據(jù)相應(yīng)的幾何推理條件,可快速地從單個顆粒的多個潛在接觸對中排除無效接觸對以及重復(fù)接觸對信息。因此,TSC算法實現(xiàn)了... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

車輛在沙石路面上的運用領(lǐng)域

第一章緒論5關(guān)的仿真結(jié)果表明所提出的仿真模型可以用于預(yù)測車輛運動引起的地面壓實、損傷以及動態(tài)響應(yīng)等問題。Ragheb等人[67,68]為了研究越野輪胎在松軟路面上的行駛性能以及轉(zhuǎn)向性能，利用PAM-CRASH建立了三維非線性越野輪胎的有限元仿真模型，并對多個越野輪胎的轉(zhuǎn)向特性進行了預(yù)測，為今后研究越野輪胎在松軟路面上行駛的經(jīng)驗公式建立了一定基矗此外，Grujicic等人[69]基于有限元方法對四輪越野車在松軟路面上的直線制動以及急轉(zhuǎn)彎等工況進行了相關(guān)的仿真研究。圖1-2變形輪胎與松軟路面的相互作用模型[65]圖1-3四車輪與松軟路面的相互作用模型[66]上述工作均采用有限元方法進行輪胎在松軟路面上行駛的仿真研究，盡管有限元方法能夠精確地描述充氣輪胎在行駛中的基本變形以及松軟路面受力的大致變形。但是在輪胎與沙石路面相互作用方面，由于實際沙石路面呈現(xiàn)顆粒狀的散體形態(tài)，因此使用有限元方法不能準確地描述沙石路面的非連續(xù)介質(zhì)特性，即不能有效描述沙石顆粒的流動以及飛濺現(xiàn)象。

第一章緒論5關(guān)的仿真結(jié)果表明所提出的仿真模型可以用于預(yù)測車輛運動引起的地面壓實、損傷以及動態(tài)響應(yīng)等問題。Ragheb等人[67,68]為了研究越野輪胎在松軟路面上的行駛性能以及轉(zhuǎn)向性能，利用PAM-CRASH建立了三維非線性越野輪胎的有限元仿真模型，并對多個越野輪胎的轉(zhuǎn)向特性進行了預(yù)測，為今后研究越野輪胎在松軟路面上行駛的經(jīng)驗公式建立了一定基矗此外，Grujicic等人[69]基于有限元方法對四輪越野車在松軟路面上的直線制動以及急轉(zhuǎn)彎等工況進行了相關(guān)的仿真研究。圖1-2變形輪胎與松軟路面的相互作用模型[65]圖1-3四車輪與松軟路面的相互作用模型[66]上述工作均采用有限元方法進行輪胎在松軟路面上行駛的仿真研究，盡管有限元方法能夠精確地描述充氣輪胎在行駛中的基本變形以及松軟路面受力的大致變形。但是在輪胎與沙石路面相互作用方面，由于實際沙石路面呈現(xiàn)顆粒狀的散體形態(tài)，因此使用有限元方法不能準確地描述沙石路面的非連續(xù)介質(zhì)特性，即不能有效描述沙石顆粒的流動以及飛濺現(xiàn)象。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3139785