兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (1): 288-298.doi: 10.12382/bgxb.2022.0528
肖万港1, 周云波1,*(), 傅耀宇2, 张明1, 周军2, 葛纪桃2
收稿日期:
2022-06-08
上线日期:
2024-01-30
通讯作者:
基金资助:
XIAO Wangang1, ZHOU Yunbo1,*(), FU Yaoyu2, ZHANG Ming1, ZHOU Jun2, GE Jitao2
Received:
2022-06-08
Online:
2024-01-30
摘要:
在软地面上的机动性能是军用高机动性越野车辆的主要性能之一,对于其野外作业有重要的战略意义。为了探究不同类型松软土壤地面路况对越野车辆机动性能的影响,基于离散元法对土壤进行建模,通过土壤堆积角测试试验以及土壤圆锥指数试验进行土壤刚度对标测试。通过DEM-MBD联合仿真方法,利用精确的土壤模型,对不可压缩干燥土壤、不可压缩湿润土壤、可压缩干燥土壤、可压缩湿润土壤4种不同类型土壤进行仿真分析,通过对比越野车辆平均速度、牵引力、驱动扭矩、轮胎沉陷量,探究土壤类型对越野车辆机动性能的影响。越野车在湿润土壤上比在干燥土壤上牵引力减少了6.98%,在不可压缩土壤上的稳定行驶速度比在可压缩土壤上稳定行驶速度高34.2%,在湿润的土壤路面上速度更加稳定。研究成果弥补了国内车辆地面力学领域土壤对整车机动性影响的空白,可为军车野外复杂地形(如沙地、雪地、泥泞等)作战时选择最优的行驶路面,提高作战效率。
中图分类号:
肖万港, 周云波, 傅耀宇, 张明, 周军, 葛纪桃. 土壤对军用越野车辆机动性能影响分析[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 288-298.
XIAO Wangang, ZHOU Yunbo, FU Yaoyu, ZHANG Ming, ZHOU Jun, GE Jitao. Analysis of the Influence of Soil on the Maneuverability of Military Off-road Vehicles[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(1): 288-298.
本征参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 2600 |
泊松比 | 0.25 |
杨氏模量/Pa | 2.5×107 |
表1 土壤本征参数
Table 1 Soil intrinsic parameters
本征参数 | 数值 |
---|---|
密度/(kg·m-3) | 2600 |
泊松比 | 0.25 |
杨氏模量/Pa | 2.5×107 |
土壤粒子间 | 数值 |
---|---|
碰撞恢复系数 | 0.50 |
静摩擦系数 | 0.48 |
动摩擦系数 | 0.20 |
土壤粒子与接触部件 | 数值 |
碰撞恢复系数 | 0.50 |
静摩擦系数 | 0.32 |
动摩擦系数 | 0.21 |
表2 土壤接触参数
Table 2 Soil contact parameters
土壤粒子间 | 数值 |
---|---|
碰撞恢复系数 | 0.50 |
静摩擦系数 | 0.48 |
动摩擦系数 | 0.20 |
土壤粒子与接触部件 | 数值 |
碰撞恢复系数 | 0.50 |
静摩擦系数 | 0.32 |
动摩擦系数 | 0.21 |
参数 | 数值 |
---|---|
滚动半径/mm | 522 |
外周长/mm | 3279.82 |
宽度/mm | 335 |
花纹高度/mm | 12 |
滚动速度/(r·min-1) | 10 |
表3 轮胎相关参数
Table 3 Tire related parameters
参数 | 数值 |
---|---|
滚动半径/mm | 522 |
外周长/mm | 3279.82 |
宽度/mm | 335 |
花纹高度/mm | 12 |
滚动速度/(r·min-1) | 10 |
土壤类别 | 接触参数 | 数值 | 接触模型参数 | 数值 |
---|---|---|---|---|
不可压缩干燥 | 碰撞恢复系数 | 0.55 | JKR表面能/(J·m-2) | 0 |
静摩擦系数 | 0.2 | |||
动摩擦系数 | 0.1 | |||
不可压缩湿润 | 碰撞恢复系数 | 0.55 | JKR表面能/(J·m-2) | 3.75 |
静摩擦系数 | 0.2 | |||
动摩擦系数 | 0.1 | |||
可压缩干燥 | 碰撞恢复系数 | 0.35 | 阻尼因子 | 0.5 |
静摩擦系数 | 0.2 | 刚度因子 | 0.85 | |
动摩擦系数 | 0.05 | 屈服强度/Pa | 2.6×106 | |
可压缩湿润 | 碰撞恢复系数 | 0.55 | puff-off力 | 0 |
表面能/(J·m-2) | 50 | |||
静摩擦系数 | 0.2 | 接触塑性比 | 0.7 | |
SlpoeExp | 1.5 | |||
动摩擦系数 | 0.1 | Tensile Exp | 5 | |
切向刚度系数 | 0.28571 |
表4 4种土壤接触模型及参数
Table 4 Four soil contact models and parameters
土壤类别 | 接触参数 | 数值 | 接触模型参数 | 数值 |
---|---|---|---|---|
不可压缩干燥 | 碰撞恢复系数 | 0.55 | JKR表面能/(J·m-2) | 0 |
静摩擦系数 | 0.2 | |||
动摩擦系数 | 0.1 | |||
不可压缩湿润 | 碰撞恢复系数 | 0.55 | JKR表面能/(J·m-2) | 3.75 |
静摩擦系数 | 0.2 | |||
动摩擦系数 | 0.1 | |||
可压缩干燥 | 碰撞恢复系数 | 0.35 | 阻尼因子 | 0.5 |
静摩擦系数 | 0.2 | 刚度因子 | 0.85 | |
动摩擦系数 | 0.05 | 屈服强度/Pa | 2.6×106 | |
可压缩湿润 | 碰撞恢复系数 | 0.55 | puff-off力 | 0 |
表面能/(J·m-2) | 50 | |||
静摩擦系数 | 0.2 | 接触塑性比 | 0.7 | |
SlpoeExp | 1.5 | |||
动摩擦系数 | 0.1 | Tensile Exp | 5 | |
切向刚度系数 | 0.28571 |
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