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工程车辆轮胎与变形地面相互作用的有限元建模与仿真
| 论文题名： | 工程车辆轮胎与变形地面相互作用的有限元建模与仿真 |
| 关键词： | 变形地面;工程车辆轮胎;有限元建模 |
| 摘要： | 关于工程车辆与地面本身的研究工作，各自领域的学者、专家已开展了深入的研究，但是将它们作为一个系统来研究的并不广泛；随着经济的发展，对工程车辆需求量越来越大，同时对工程车辆的要求也越来越高，这就要求对工程车辆与变形地面的作用作更深入的研究。本文以工程车辆轮胎为研究对象，利用大型有限元软件Abaqus建立了变形地面与工程车辆轮胎相互作用的模型，并对它们之间的相互作用进行了详细的分析。论文首先以前人研究的成果为基础，分别对三维轮胎与地面作了假设、简化，建立了二维轮胎模型和基于Drucker-Prager本构的弹塑性地面模型，然后将二维轮胎模型与弹塑性地面模型结合起来采用接触搜寻算法建立了工程车辆轮胎与变形地面间的接触模型。最后对建好的工程车辆轮胎与变形地面间相互作用模型进行了分析。本文主要研究内容如下： 1．建立了二维轮胎模型。考虑充气轮胎的结构力学，简化了轮胎与轮辋接触的边界等条件，对整个模型作了假设：将轮胎模型假设由三个同心圆环组成，分别代表胎面、胎体和轮辋。胎面、胎体和轮辋之间的边界采用ABAQUS中的TIE来处理。 2．建立了二维地面模型。考虑到汽车轮胎比较迅速地剪切土，使土比较迅速地发生变化，不涉及“土的固结”现象，结合实际工况，土的本构采用Drucker-Prager准则来模拟。 3．建立车辆与地面相互作用的模型。在分析车辆与地面接触作用时采用单纯的主控一从属(master-slave)接触算法。轮胎的表面作为主接触面，地面的表面取为从接触面，轮胎表面和地面作为一个接触对。 4．利用所建成的模型对不同刚度的轮胎与同一地面作用、同一刚度轮胎与不同地面作用时的轮胎变形、地面受力、地面变形、轮胎与地面接触形状、地面下沉量进行了详细分析，得出了在不同情况下轮胎变形、地面受力、地面变形、轮胎与地面接触形状、地面下沉量及在垂直方向上的轮胎中心加速度、转动加速度等数据，这些数据均与轮胎的刚度、地面的硬度有关系；同时还对轮胎前进速度与转动角速度的关系、不同摩擦系数下牵引力与转速的关系进行了分析，得出了轮胎前进速度与转动角速度的关系曲线和不同摩擦系数下牵引力与转速的关系曲线。 |
| 作者： | 任茂文 |
| 专业： | 机械电子 |
| 导师： | 孙蓓蓓 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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