UniTire模型是用于車輛動(dòng)力學(xué)仿真和控制的非線性非穩(wěn)態(tài)輪胎模型,能夠準(zhǔn)確描述輪胎在復(fù)雜工況下的力學(xué)特性。UniTire模型以理論模型為基礎(chǔ),采用無量綱的表達(dá)形式,具有統(tǒng)一的滑移率定義;統(tǒng)一的無量綱印跡壓力分布表達(dá);統(tǒng)一的各向輪胎力無量綱建模;統(tǒng)一的各向摩擦系數(shù)表達(dá);無量綱邊界條件的統(tǒng)一滿足;不同速度下輪胎模型的統(tǒng)一表達(dá);穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)特性的統(tǒng)一;側(cè)傾、轉(zhuǎn)偏作用與側(cè)偏特性的統(tǒng)一。不僅能夠?qū)Ω鞣N工況下的輪胎力學(xué)特性進(jìn)行高精度的表達(dá),還具有良好的外推能力和預(yù)測(cè)能力,能夠?qū)?fù)合工況、不同路面和不同速度下的輪胎特性進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。本研究圍繞UniTire的建模思想,介紹UniTire建模的理論基礎(chǔ)、穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)模型以及模型的表達(dá)和預(yù)測(cè)能力并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。 

【文章來源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016,52(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

UniTire輪胎印跡坐標(biāo)系Ot為輪胎印跡坐標(biāo)系原點(diǎn)，定義在接地印跡中

力分布，從而在很大程度上限制了輪胎特性的準(zhǔn)確表達(dá)。而實(shí)際上印跡壓力分布受輪胎結(jié)構(gòu)、載荷、充氣壓力以及滾阻等多重因素的影響，需要進(jìn)行更加準(zhǔn)確的建模。因此，為了表達(dá)各種不同的壓力分布，采用如下的任意壓力分布形式[12]2zzFquua(3)式中，a為印跡半長(zhǎng)；u為印跡相對(duì)坐標(biāo)，uxa；u為無量綱印跡壓力分布函數(shù)。u應(yīng)滿足如下邊界條件111111001,101,1d2d2uuuuuuΔuuua(4)式中，Δ為垂直載荷偏距，如圖2所示。圖2輪胎印跡內(nèi)的壓力分布為描述不同輪胎結(jié)構(gòu)、載荷、胎壓等多重因素影響下的壓力分布，提出無量綱印跡壓力分布的統(tǒng)一表達(dá)22()111nnuAuuBu(5)根據(jù)邊界條件(4)，可以得到A和B的表達(dá)式2141241nnAnn(6)32343412141433nnnΔBnnna(7)圖3示出了參數(shù)n、λ以及Δ/a對(duì)載荷分布的影響�？梢钥闯�，參數(shù)n影響壓力分布的均勻性，隨著n的增大，壓力分布逐漸平坦，因此將參數(shù)n稱為均勻性因子；而參數(shù)λ會(huì)影響壓力分布曲線的凸凹性，如圖中λ=3時(shí)，曲線呈現(xiàn)出馬鞍形，因此將參數(shù)λ稱為凸凹性因子；Δ/a影響壓力的偏布，因此稱其為偏布因子。均勻性因子n、凸凹性因子λ和偏布因子Δ/a均與垂直載荷、胎壓以及滾動(dòng)速度等相關(guān)，通過這3個(gè)影響因子，式(5)可以描述輪胎接地印跡內(nèi)任意形式的壓力分布。圖3無量綱印跡壓力分布

月2016年6月郭孔輝：UniTire統(tǒng)一輪胎模型931.3各向輪胎力的無量綱統(tǒng)一建模車輛在驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)以及轉(zhuǎn)向時(shí)，輪胎胎體及胎面會(huì)發(fā)生彈性變形，從而產(chǎn)生驅(qū)使車輛運(yùn)動(dòng)的縱向力和側(cè)向力。為避免過于復(fù)雜的理論模型，建立適于半經(jīng)驗(yàn)建模的理論框架，僅考慮輪胎胎體的主要變形方式：即側(cè)縱向平移變形，忽略胎體的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，則側(cè)偏縱滑復(fù)合工況下輪胎印跡內(nèi)的胎體及胎面變形如圖4所示。而對(duì)于胎體彎曲和扭轉(zhuǎn)變形影響的描述詳見文獻(xiàn)[16-17]。圖4復(fù)合工況下印跡內(nèi)胎體與胎面變形圖4所示為正側(cè)偏角、制動(dòng)復(fù)合工況，所采用的坐標(biāo)系與圖1所示的印跡坐標(biāo)系相同，刷毛在整個(gè)印跡區(qū)的變形分為附著區(qū)和滑移區(qū)兩部分，ABC為刷毛與地面的接觸線，AB為附著區(qū)，BC為滑移區(qū)。圖4中，cX和cY即為胎體的縱向和側(cè)向平移變形cxcxcycyXFKYFK(8)式中，cxK和cyK分別為胎體的縱向和側(cè)向平移剛度。Δx和Δy為胎面單元(刷毛)的縱向和側(cè)向變形xyxaxSyaxS(9)根據(jù)刷毛的變形得到印跡區(qū)域內(nèi)的剪應(yīng)力，并對(duì)其進(jìn)行積分，假設(shè)滑移區(qū)與附著區(qū)的應(yīng)力方向相同(由此假設(shè)導(dǎo)致的誤差在后文給出了修正方法)，則可以得到輪胎印跡內(nèi)的無量綱總切力201()42cczFumuFF(10)式中，uc為起滑點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)，可由起滑條件計(jì)算得到()111cccuuu(11)0()cmu為(u)在滑移區(qū)的零階矩，表達(dá)式為01dcucmu=uu(12)從而，無量綱縱向力和側(cè)向力為xxxxzyyyyzFFFFFFFF(13)式(13)和式(10)中，x和y分別為縱向和側(cè)向摩擦系數(shù)，為方向摩擦系數(shù)，是對(duì)各向異性摩擦系數(shù)的統(tǒng)一表達(dá)[1

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]各向摩擦系數(shù)不同條件下輪胎力學(xué)特性的統(tǒng)一理論模型[J]. 郭孔輝.  中國(guó)機(jī)械工程. 1996(04)
[2]輪胎側(cè)偏特性的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚J]. 郭孔輝,王裕民,劉蘊(yùn)博,王先成.  汽車工程. 1986(02)

博士論文
[1]復(fù)合工況下輪胎穩(wěn)態(tài)模型研究[D]. 許男.吉林大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3290211