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轮胎—路面接触三维力测量模型建模研究
| 论文题名： | 轮胎—路面接触三维力测量模型建模研究 |
| 关键词： | 轮胎-路面接触;三维力测量;位移传感器;参数化建模;有限元分析模型 |
| 摘要： | 轮胎在车辆和路面间起到了传递力和力矩的作用，研究轮胎—路面三维作用力，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。近年来，依据轮胎内嵌微传感器直接测量的加速度、位移、应变等物理量估计轮胎三维力的的间接测力法，因具有传感器体积小、安装方便、测量准确度高等特点，受到广泛的研究和使用。目前国内外研究的侧重点在于传感器自身结构的研制，或者利用现有传感器搭建测量系统的过程，缺乏对传感器布置位置合理性、力的解耦方案合理性等问题的相关分析研究，如何优化设计传感器分布、提高测量结果可信度，成为需要解决的重要问题。 为了解决上述问题，本文以轮胎内嵌位移传感器的测量方法为例展开研究。主要工作内容和创新点包括：（1）选取11.00R20载重子午线轮胎作为研究对象，采用参数化建模方法建立轮胎有限元分析模型。从充气尺寸、接地面积、下沉量等角度验证了模型的有效性。（2）采用多元非线性回归模型建立了轮胎三维力关于轮胎上各点位移的数学关系，并对回归模型进行了简化。仿真计算结果表明，用带有二次项的多元非线性回归模型可以准确地描述轮胎—路面三维力与轮胎大变形区位移的数学关系，各组测试条件下三维力的预测值相对于预设值的误差不超过±2.5%，形式更为简单的回归模型的预测误差不超过±8%。（3）以力与位移拟合关系式的准确度为指导，确定了位移传感器的最佳布置点位，提出了完整的轮胎三维力测量模型。轮胎内衬层中心圆上，偏离接地中心不超过±15°的圆弧区域能保证位移响应明显、力的解算准确度较高，是位移传感器的合理布置点位。依据理论分析结果，提出的轮胎—路面三维力测量方案，能根据位移传感器的实时位置调整力的解算方案，从而实现力的连续测量。本文的研究方法和定性结论可以扩展到其他型号轮胎的与路面作用力模型及传感器分布模型的建立，为轮胎—路面三维力测量方案提供理论依据。 |
| 作者： | 宋皓杰 |
| 专业： | 仪器科学与技术 |
| 导师： | 刘庆纲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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