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轮胎-路面三维力解析模型的建立与简化方法
被引量：
2
1
作者
刘庆纲
宋皓杰
+2 位作者
郭昊
魏旭明
周兴林
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期512-518,共7页
研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位...
研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位移之间的力-位移多元非线性回归模型;该模型通过分析在三维力作用下轮胎不同位置处节点的变形和位移,实现了不同节点处的轮胎与路面之间作用力的求解,并通过改变充气断面尺寸、不同载荷下沉量等指标使模型有效性得到了验证,为设计并优化位移传感器的布局、提高测量结果的可信度,提供了理论依据.采用带有二次项的多元非线性回归模型对11.00R20载重子午线轮胎进行仿真计算.结果表明,在接地中心角θ不超过±15°范围内,回归模型的三维力预测值相对于预设值的误差不超过±2%.为在兼顾回归模型准确度的前提下,提高该模型的解算效率、降低由位移解算力过程的繁琐性,通过分析完整模型中各子项对力预测结果的贡献度,进一步提出了简化回归模型;当θ≤±15°时,各个节点处完整模型与简化模型均方根误差(RMSE)的最大值相差0.43 kN;当θ≤±9°时,两者差值减小至0.27 kN.分析结果表明,通过对安装在轮胎上的位移传感器所采集的数据进行处理,完整模型和简化模型均能实现轮胎与路面间相互作用三维力的预测和计算,但简化模型的适用范围比完整模型要窄.
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关键词
轮胎
有限元仿真
建
模
轮胎
-路面
三维力
模
型
多元回归分析
模
型简化
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职称材料
车辆在非光滑路面的接触动力学分析方法研究
被引量：
1
2
作者
宋宁宁
赵剑
+2 位作者
公爵
李琳辉
彭海军
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期1762-1774,共13页
车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对...
车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对整车动力学分析发挥着重要的作用.首先,借助于张拉整体结构的思想,建立轮胎的等效模型.然后,采用拉格朗日乘子方法,将约束方程引入到拉格朗日函数中,并基于第二类拉格朗日方程,推导得到整车系统的一般动力学方程.由于接触碰撞的存在,会导致车辆的状态变量呈现出非连续性.利用牛顿碰撞定律,建立了碰撞响应的非光滑数学列式,并利用光滑化的Fischer-Burmeister函数将非光滑数学列式进行等效替换,以提高计算效率.其次,将摩擦响应的求解转化为优化问题进行描述,以避免求解摩擦方向时出现奇异.另外,将车辆系统的一般动力学模型分解为光滑部分与非光滑部分进行求解,并利用广义α离散策略给出了详细的求解流程.最后,对整车系统展开了多工况的接触碰撞数值仿真,分析了不同工况下的接触响应对整车动力学性能的影响,验证了所提方法的有效性.
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关键词
车辆多体系统动力学
轮胎建模
碰撞
摩擦
非光滑接触
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职称材料
题名
轮胎-路面三维力解析模型的建立与简化方法
被引量：
2
1
作者
刘庆纲
宋皓杰
郭昊
魏旭明
周兴林
机构
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室
武汉科技大学交通学院
出处
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期512-518,共7页
基金
国家自然科学基金-国家重大科研仪器研制资助项目(51827182)。
文摘
研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位移之间的力-位移多元非线性回归模型;该模型通过分析在三维力作用下轮胎不同位置处节点的变形和位移,实现了不同节点处的轮胎与路面之间作用力的求解,并通过改变充气断面尺寸、不同载荷下沉量等指标使模型有效性得到了验证,为设计并优化位移传感器的布局、提高测量结果的可信度,提供了理论依据.采用带有二次项的多元非线性回归模型对11.00R20载重子午线轮胎进行仿真计算.结果表明,在接地中心角θ不超过±15°范围内,回归模型的三维力预测值相对于预设值的误差不超过±2%.为在兼顾回归模型准确度的前提下,提高该模型的解算效率、降低由位移解算力过程的繁琐性,通过分析完整模型中各子项对力预测结果的贡献度,进一步提出了简化回归模型;当θ≤±15°时,各个节点处完整模型与简化模型均方根误差(RMSE)的最大值相差0.43 kN;当θ≤±9°时,两者差值减小至0.27 kN.分析结果表明,通过对安装在轮胎上的位移传感器所采集的数据进行处理,完整模型和简化模型均能实现轮胎与路面间相互作用三维力的预测和计算,但简化模型的适用范围比完整模型要窄.
关键词
轮胎
有限元仿真
建
模
轮胎
-路面
三维力
模
型
多元回归分析
模
型简化
Keywords
modeling of tyre finite element simulation
tyre-pavement
3D force model
multiple regression analysis
model simplification
分类号
TQ366.1 [化学工程]
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职称材料
题名
车辆在非光滑路面的接触动力学分析方法研究
被引量：
1
2
作者
宋宁宁
赵剑
公爵
李琳辉
彭海军
机构
大连理工大学机械工程学院汽车工程系
大连理工大学力学与航空航天学院工程力学系
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期1762-1774,共13页
基金
国家自然科学基金(U2241263,52172382)
太原市关键核心技术攻关揭榜挂帅资助项目。
文摘
车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对整车动力学分析发挥着重要的作用.首先,借助于张拉整体结构的思想,建立轮胎的等效模型.然后,采用拉格朗日乘子方法,将约束方程引入到拉格朗日函数中,并基于第二类拉格朗日方程,推导得到整车系统的一般动力学方程.由于接触碰撞的存在,会导致车辆的状态变量呈现出非连续性.利用牛顿碰撞定律,建立了碰撞响应的非光滑数学列式,并利用光滑化的Fischer-Burmeister函数将非光滑数学列式进行等效替换,以提高计算效率.其次,将摩擦响应的求解转化为优化问题进行描述,以避免求解摩擦方向时出现奇异.另外,将车辆系统的一般动力学模型分解为光滑部分与非光滑部分进行求解,并利用广义α离散策略给出了详细的求解流程.最后,对整车系统展开了多工况的接触碰撞数值仿真,分析了不同工况下的接触响应对整车动力学性能的影响,验证了所提方法的有效性.
关键词
车辆多体系统动力学
轮胎建模
碰撞
摩擦
非光滑接触
Keywords
vehicle multibody system dynamics
tire modeling
impact
friction
nonsmooth contact
分类号
O313 [理学—一般力学与力学基础]
U461.1 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
轮胎-路面三维力解析模型的建立与简化方法
刘庆纲
宋皓杰
郭昊
魏旭明
周兴林
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
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下载PDF
职称材料
2
车辆在非光滑路面的接触动力学分析方法研究
宋宁宁
赵剑
公爵
李琳辉
彭海军
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
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