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履带爬山车辆地面力学的发展及现状

  20 世纪初,由于农业车辆的大量出现,车辆在松软地面上受力情况的研究开始出现。1913 年德国的 R.B.ernstein 在不考虑牵引力的情况下提出了车轮下陷量与接地压力之间的计算公式,首次用古典力学描述了车辆与软地面间关系。1944 年英国的W.E.Miklethwait 利用土壤力学中的库伦公式计算了车辆的最大牵引力。1950~1952 年,M.G.Bekker 先后提出了具有普遍意义的描述脆性地面的土壤剪切特性和承压特性公式;1960 年 Bekker 参与了阿波罗计划并成功开发了第一辆月球漫游车;1969 年Bekker 总结了这一时期有关地面-车辆力学的研究成果,将车辆-地面力学发展为了一门学科。后来的学者几乎都借鉴了 Bekker 的研究成果。可以说 M.G.Bekker 的研究成果和论著深深地影响着车辆地面力学研究的发展。1978 年加拿大华裔科学家J.Y.Wong 将有限元法应用到了土壤变形和应力分布的研究上。90 年代以来,随着

  计算机技术的发展,人们开始广泛采用计算机辅助工程的方法研究车辆地面力学问题。1994 年,Papelis 等人讨论了地面车辆模拟器模拟地形的相关设计问题。2004年,爱荷华大学的 Weidong Pan 等人对软地面车辆系统建模与仿真的方法进行了讨论。2010 年 Kun Liu 研究了土壤参数、车辆结构及行驶参数对车辙深度和宽度的影响。
履带爬山车辆地面力学的发展及现状
  我国的车辆地面力学研究始于 20 世纪 50 年代。1957 年陈秉聪教授建立了第一个试验土槽,开展了车辆试验模型与地面的相互作用研究,并做了大量的理论研究。

  1979 年《土壤参数与行走机构关系》研究组通过自行设计的土壤参数测定仪研究了多种土壤参数与履带在水田中的性能关系,对国外现有的有关数学模型做了修正。
履带爬山车辆地面力学的发展及现状
  1982 年张克健对履带作用下的砂土进行了非线性有限元分析,研究了履刺对地面的作用,对发挥现有履带爬山车辆的性能有重要意义。吉林大学的庄继德对车辆地面力学、汽车轮胎学、车辆沙地行驶等问题进行了深入研究,并出版了多本专著。2009 年左艳蕊、宗志坚等人基于多体动力学仿真平台开发了车轮土壤相互作用的仿真模块,并进行了车轮沉陷仿真,得到了试验一致的仿真结果。在此后的研究中,装甲兵工程学院的李军,北京理工大学的杨聪彬,上海师范大学的李光布等人都基于虚拟样机技术进行了履带车辆与软地面的仿真分析,对我国车辆地面力学的发展起了积极地推动作用。



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