基于VPG技術(shù)的越野車輛通過性評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究.pdf

1、通過性是越野車輛整體性能的重要評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(duì)項(xiàng)目的具體需求進(jìn)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(píng)價(jià)系統(tǒng)各功能模塊，對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)作了較為深入地研究，并最終實(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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(diǎn)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(duì)輪胎與地面耦合作用時(shí)的接觸問題進(jìn)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(shí)變形的測(cè)量問題，提出了基于機(jī)器視覺測(cè)量的變形測(cè)量方法。研究了機(jī)器視覺測(cè)量的基本原理、方法和步驟。在系統(tǒng)介紹了基于機(jī)器視覺的測(cè)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(jìn)的中值濾波方法對(duì)輪胎變形測(cè)量采集的原始圖形進(jìn)行了濾波處理。利用自適應(yīng)閾值分割方法對(duì)圖像作了二值化處理，并以改進(jìn)的Sobel算子法對(duì)圖像進(jìn)行了邊緣提取。通過設(shè)置標(biāo)志圓的方法對(duì)測(cè)量系數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定。編制了相應(yīng)的視覺測(cè)量軟件，

4、實(shí)現(xiàn)了對(duì)輪胎變形的測(cè)量。 3.以多體動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)建立了越野車輛的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程解算算法進(jìn)行了研究。介紹了車輛動(dòng)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(dòng)力學(xué)建模方法的步驟，利用多體動(dòng)力學(xué)理論建立了面向越野車輛通過性虛擬測(cè)試的車輛動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)拉格朗日法建立了車輛模型的動(dòng)力學(xué)方程組，對(duì)比分析了動(dòng)力學(xué)方程組的解法，編制了通用的的運(yùn)動(dòng)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(píng)價(jià)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)從軟件上實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)。根據(jù)通過性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的需求分析，按照地形通過性和地面通過性對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行了細(xì)化。以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和HOOPS顯示技術(shù)為主要手段建立了評(píng)價(jià)系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了仿真參數(shù)的人機(jī)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(shí)例介紹了系統(tǒng)的工作流程和工作原理。 5.為驗(yàn)證系統(tǒng)模型的正確性，并實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)模型關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定，搭建了車輛通過