【摘要】：近幾十年來,隨著我國交通行業(yè)的跨越式發(fā)展,高速公路上車輛行駛速度越來越快,各類交通事故發(fā)生的概率也隨之增大,尤其是爆胎引發(fā)的事故。為此,本文提出針對路表特性對爆胎車輛運動方式的影響進行研究,分析不同路表特性下爆胎輪胎的瞬時特性及其對車輛運動的影響,并據此進行爆胎車輛控制策略研究。該研究對提高車輛的主動安全性,完善路面的服務功能具有巨大的現實意義。首先,本文總結了不同類型穩(wěn)態(tài)輪胎模型的優(yōu)缺點,在此基礎上選擇了魔術公式模型進行爆胎輪胎模型建模。根據室內輪胎特性試驗成果統(tǒng)計分析,確定了輪胎爆胎后其徑向剛度、縱向剛度、側偏剛度與側傾剛度分別降為原來的6.7%、25%、28%與66%,滾動阻力系數增大為原來的30倍,根據以上成果對穩(wěn)態(tài)輪胎模型側向力與縱向力公式進行了爆胎修正,構建爆胎輪胎模型。其次,對Car Sim的車輛與路面建模方法與所需參數進行了研究。在Matlab/Simulink中完成了爆胎輪胎模型的建模工作,并驗證了爆胎輪胎模型的可靠性。通過聯合仿真的形式實現對直線與曲線段車輛爆胎后運動方式的仿真模擬,對其輪胎受力與車輛運動特性進行了分析,發(fā)現直線段前輪與彎道外側前輪爆胎是更危險的工況。然后,根據車輛運動受力特征總結出滾動阻力系數、附著系數、道路縱坡與橫坡以及圓曲線半徑影響爆胎車輛的運動特性,對不同路面模型的爆胎車輛運動方式進行仿真模擬,發(fā)現附著力足夠滿足車輛行駛時,附著系數的改變對爆胎車輛運動基本不存在影響,而其余各參數影響爆胎車輛運動特性并與爆胎車輛穩(wěn)定后的側向加速度呈線性關系。最后,在爆胎車輛運動仿真模擬的基礎上,分別進行直線段與曲線段爆胎車輛的控制研究。對不同行駛車速直線段與曲線段爆胎的工況下分別給出了建議的方向盤轉角曲線與轉角范圍供駕駛員與自動駕駛設計參考;施加制動控制策略,由于駕駛員難以控制制動壓力大小因此建議車輛爆胎后輕踩剎車,設計自動駕駛時建議直線段施加3MPa、曲線段施加2MPa的制動壓力以減小爆胎車輛的側向偏移。
【圖文】：

輪胎力學性能，用物理性能接近的結構（如彈簧）代替輪胎的結構。要求在外力作用下所構建的新結構變形與輪胎變形相近。簡單的物理模型即使用彈簧阻尼代替輪胎，而復雜的物理模型還包括梁模型和弦模型。（3）有限元模型：有限元模型經常用于輪胎設計中，在國內根據有限元方法建立輪胎有限元模型，通過模型對輪胎的各種特性開展研究起步較晚。但隨著時間的推移，經過從簡單到復雜、從薄膜理論到薄殼理論的發(fā)展過程模擬輪胎各部分結構的理論實現了新的發(fā)展，包括輪胎的幾何、物理、接觸非線性和橡膠-簾線復合材料的模擬等[8]。蔡祥、王英麟、劉海貞[1][5][12]等學者在建立爆胎輪胎模型時均借鑒采用了 UniTir輪胎模型（經驗-半經驗模型）。郭孔輝院士通過大量的仿真分析和實驗研究，建立發(fā)展并完善了該模型，形成了涉及輪胎縱滑、側偏、側傾聯合工況的非穩(wěn)態(tài)非線性的建模理論。UniTire 模型具有仿真精度高、運算速度快、理論邊界好等特點，適合車輛動力學仿真。UniTire 輪胎模型采用了印記坐標體系來統(tǒng)一表示輪胎側向和縱向滑移率，模型的輸入量是輪胎的運動狀態(tài)，輸出量是輪胎接地印記上的六個力及力矩，簡稱輪胎的“六分力”。輪胎的運動狀態(tài)量由輪胎的縱向運動速度、側向運動速度、輪胎滾動角速度、車輪側偏角速度、輪胎側傾角、輪胎徑向變形共同表示。

第一章 緒論陶峰[4]等學者選擇物理模型輔助爆胎輪胎模型建模，其物理模型基于胎體彈性的輪胎非穩(wěn)態(tài)特性建模方法。輪胎胎體包括胎側及帶束層，由橡膠簾線復合材料構成，充氣后胎體具有彈性，在輪胎側向力、回正力矩及縱向力作用下，胎體產生變形且影響輪胎的力學特性。物理模型包含兩個部分胎面模型與胎體模型，胎面模型指輪胎穩(wěn)態(tài)模型，因輪胎穩(wěn)態(tài)特性描述的是胎體變形穩(wěn)定時路面與胎面間相互作用的特性，故稱之為胎面模型，反映輪胎力與滑移率間的非線性特性，滑移率又可以用滑移速度來表示，因此可以用阻尼器來替換輪胎力與滑移速度間的關系，，該線性阻尼器稱為胎面阻尼器。胎體模型描述胎體在輪胎力作用下的變形特征。采用了兩向拉壓彈簧對胎體建模，輪胎胎體的縱向及側向平移變形特征用該兩向拉壓彈簧表示，同時考慮胎體阻尼的作用。需要注意的是胎體的扭轉變形特性及彎曲變形特性對輪胎非穩(wěn)態(tài)特性的影響并未考慮在內。仿真過程中，需要輸入輪心處的名義滑移率、輪胎壓力、垂直載荷，輸出包括輪胎的縱向力、側向力及回正力矩。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U491.31

【參考文獻】

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本文編號：2671629