基于土壤动态承载模型的履带车辆软地面通过性研究

作     者：胡忠义 

作者单位：山东交通学院 

学位级别：硕士

导师姓名：黄雪涛;谢虎

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：离散元 土壤动态承载模型 多体动力学 通过性模型 

摘      要：履带车辆因接地面积大、驱动能力强,比轮式车辆更易于通过承载能力低、地形条件复杂的越野地面,因而在现代国防安全、农业生产、工程勘测、抢险救灾等领域得到了越来越广泛的应用。然而,履带车辆在松软地面上运行时,土壤在车辆负载的作用下历经沉陷、滑移、剪切、破坏等过程,现有的土壤承载模型大多基于静定/准静定前提下获得的,无法准确反映履带车辆高速加载时土壤的沉陷变形规律,进而无法准确评估履带车辆在松软地面上的通过性。 论文以履带车辆在松软地面上的通过性为研究对象,采用理论推导、仿真分析和试验验证相结合的方法,研究负载作用下土壤的沉陷变形规律,并结合离散元仿真分析方法和实验室土槽实验,分析加载速率、含水率及重复加载次数等因素对土壤承载特性的影响规律,构建了包含加载速率、含水率及重复加载等非定常系数的土壤动态承载模型,为履带装备越野通过性研究奠定理论基础;借助于动力学仿真分析平台RecurDyn构建了履带车辆软地面通过性仿真模型,并针对现有动力学仿真软件未考虑动态加载的问题,进行了基于土壤动态承载模型的RecurDyn软件二次开发,实现了基于土壤动态承载特性的履带车辆软地面通过性仿真模拟,并通过整车试验验证了仿真结果的准确性;研究了履带车辆松软地面通过性的评价指标,并以挂钩牵引力为评价标准,分析了履带车辆软地面通过性的影响因素及其内在关联机制,为履带车辆软地面通过性研究及履带车辆的设计研发提供技术支撑。 论文的创新点主要包括: (1)借助于离散元仿真技术及土壤土槽实验,研究了土壤的承载特性随加载速率、含水率、重复加载次数等因素的变化规律,在传统土壤承载模型的基础上构建了土壤动态承载模型;(2)基于土壤动态承载模型及软件开发技术,结合RecurDyn软件土壤承载模型内嵌程序,进行了基于土壤动态承载模型的RecurDyn软件二次开发,实现了基于土壤动态承载特性的履带车辆软地面通过性动力学仿真。