履帶運輸車輛研究狀況及動力學(xué)建模的發(fā)展

兩個世紀以前履帶運輸車輛就已經(jīng)出現(xiàn)，從那時起人們就開始了對履帶運輸車輛的研究，并得到了豐富的積累。起初履帶行駛裝置只在農(nóng)用車輛上使用，坦克是在第一次世界大戰(zhàn)中才出現(xiàn)的。隨著研究的深入，人們逐漸認識到車輛的設(shè)計參數(shù)對整車的性能影響極為重要，而且車輛與地面之間的力學(xué)關(guān)系與履帶運輸車輛的機動性能緊密相聯(lián)。例如，地面的載荷和車輛的牽引力會受到車輛的重心位置的影響，履帶運輸車輛的行駛阻力與沉陷會受到履帶傳動系統(tǒng)的影響等。自二戰(zhàn)以來，人們對接地壓力等概念有了更加深入的研究。接地壓力是履帶運輸車輛總體性能的重要指標(biāo)，它僅適用于小負重輪、小輪距和長節(jié)距的履帶，而對于高速履帶運輸車輛上的短節(jié)距履帶和大負重輪則不適用，因為在履帶接地長度內(nèi)壓力值發(fā)生了顯著地變化，由此提出了適用于所有負重輪下最大壓力的平均值尸這個概念來加以解決。貝克是地面力學(xué)的提出和奠定者，從此之后人們對地面力學(xué)了系統(tǒng)全面的研究。

隨著多體系統(tǒng)動力學(xué)理論的研究成熟和計算機科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值仿真逐漸被廣泛應(yīng)用于履帶運輸車輛的研究中，通過數(shù)值仿真人們可以對履帶運輸車輛系統(tǒng)的性能進行預(yù)測，其結(jié)果比較理想。上世紀年代，美國最先運用數(shù)值仿真方法對坦克的性能進行了動力學(xué)仿真研究。動力學(xué)仿真軟件相繼面世，如、等。

履帶運輸車輛研究狀況及動力學(xué)建模的發(fā)展

由于履帶運輸車輛其使用環(huán)境多變，而且本身機械系統(tǒng)非常復(fù)雜，再加上人們對路面特性的認識以及車輛對路譜響應(yīng)的研究不夠深入，所以在相當(dāng)長一段時間里，人們一直采用“經(jīng)驗試驗”這種傳統(tǒng)的研究模式對履帶運輸車輛進行研究。由于這種研究模式需要有豐富的經(jīng)驗公式和大量的試驗作為基礎(chǔ)，所以它具有成本大量投入，研制周期偏長等缺點。

近些年來，履帶運輸車輛的基礎(chǔ)理論得到了很快的發(fā)展，并在不斷地完善中，人們對履帶運輸車輛有了更加深入地認識。首先，由于地面力學(xué)的不斷發(fā)展和完善，人們對車輛一地面間的作用力關(guān)系已經(jīng)有了更加深刻的了解其次，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展以及數(shù)值仿真在履帶運輸車輛系統(tǒng)分析和性能預(yù)測中的不斷應(yīng)用，用來描述履帶運輸車輛動力學(xué)性能的代數(shù)一微分方程大量涌現(xiàn)并得以求解第三，多體系統(tǒng)動力學(xué)理論的逐漸成熟為履帶運輸車輛自身復(fù)雜性問題的解決指明了出路。同時，通過運用多體動力學(xué)，能夠把構(gòu)成履帶運輸車輛的各個部件量化為剛性體或柔性體，然后利用各種約束把它們組合起來，最后通過求解約束方程和動力學(xué)方程得到履帶運輸車輛的動力學(xué)性能。

履帶運輸車輛研究狀況及動力學(xué)建模的發(fā)展

人們根據(jù)研究的目的和對象不同，建立了不同的車輛模型。最早是利用解析的車輛模型進行仿真，此方法主要是在測試前和最終設(shè)計對改進結(jié)果的量化和預(yù)測。履帶運輸車輛的性能評價可以借助某些仿真軟件來實現(xiàn)，比如吞模型、模型、二維模型等。隨著時代的發(fā)展，根據(jù)高速履帶運輸車與低速履帶運輸車的不同，設(shè)計出了高速履帶運輸車模型與低速履帶運輸車模型。年又提出履帶運輸車輛聯(lián)合仿真的方法。履帶運輸車輛的建模過程是一個從簡到精，從無到有的過程。如今人們可以利用的模型有剛性履帶模型和柔性履帶模型以及混合履帶模型。