基于VPG技術(shù)的越野車輛通過性評價系統(tǒng)研究.pdf

1、通過性是越野車輛整體性能的重要評價指標(biāo)，本課題的任務(wù)是建立基于VPG技術(shù)的越野車輛通過性評價系統(tǒng)，研究其關(guān)鍵因素，構(gòu)建系統(tǒng)模型，建立仿真算法，解決核心技術(shù)問題。課題在對項目的具體需求進行系統(tǒng)分析之后，綜合利用目前可行的技術(shù)手段，分解了基于VPG技術(shù)的越野車輛通過性評價系統(tǒng)各功能模塊，對系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)作了較為深入地研究，并最終實現(xiàn)了該系統(tǒng)。本課題所作的主要工作和取得成果如下： 1.對車輛通過性起決定性作用的輪胎模型作了深入研究，

2、建立了輪胎的粘彈性有限元模型。在對比分析現(xiàn)有輪胎模型的基礎(chǔ)上，利用非線性有限元技術(shù)建立了面向通過性仿真的輪胎有限元模型。分析了胎壓、材料的粘彈性及花紋等關(guān)鍵因素對輪胎模型的影響，提出了用于提高系統(tǒng)模型精度的系數(shù)修正法。推導(dǎo)了三參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)線性粘彈性模型的本構(gòu)關(guān)系，得到了四節(jié)點等參單元有限元的剛度矩陣，最終建立了輪胎的平面應(yīng)力狀態(tài)有限元模型。對輪胎與地面耦合作用時的接觸問題進行了討論確定了罰函數(shù)法的解決方案，并編制了相應(yīng)的有限元解算程序。

3、 2.為了解決輪胎和地面耦合作用時變形的測量問題，提出了基于機器視覺測量的變形測量方法。研究了機器視覺測量的基本原理、方法和步驟。在系統(tǒng)介紹了基于機器視覺的測量系統(tǒng)的構(gòu)成和流程的基礎(chǔ)上分析討論了圖像濾波算法，采用了改進的中值濾波方法對輪胎變形測量采集的原始圖形進行了濾波處理。利用自適應(yīng)閾值分割方法對圖像作了二值化處理，并以改進的Sobel算子法對圖像進行了邊緣提取。通過設(shè)置標(biāo)志圓的方法對測量系數(shù)進行了標(biāo)定。編制了相應(yīng)的視覺測量軟件，

4、實現(xiàn)了對輪胎變形的測量。 3.以多體動力學(xué)理論為基礎(chǔ)建立了越野車輛的動力學(xué)模型，并對運動學(xué)方程解算算法進行了研究。介紹了車輛動力學(xué)建模的基本方法，建立了懸架的剛度-阻尼模型和多段梁模型?？偨Y(jié)了多體動力學(xué)建模方法的步驟，利用多體動力學(xué)理論建立了面向越野車輛通過性虛擬測試的車輛動力學(xué)模型。根據(jù)拉格朗日法建立了車輛模型的動力學(xué)方程組，對比分析了動力學(xué)方程組的解法，編制了通用的的運動學(xué)微分—代數(shù)方程解算器。 4.研究了基于VPG

5、技術(shù)的越野車輛通過性評價系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)從軟件上實現(xiàn)了該系統(tǒng)。根據(jù)通過性評價系統(tǒng)的需求分析，按照地形通過性和地面通過性對系統(tǒng)的功能進行了細(xì)化。以數(shù)據(jù)庫技術(shù)和HOOPS顯示技術(shù)為主要手段建立了評價系統(tǒng)的軟件平臺，實現(xiàn)了仿真參數(shù)的人機交互和仿真過程的視景再現(xiàn)，最后以地形通過性和地面通過性仿真實例介紹了系統(tǒng)的工作流程和工作原理。 5.為驗證系統(tǒng)模型的正確性，并實現(xiàn)對車輛動力學(xué)模型關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定，搭建了車輛通過