半挂液罐车的避障运动仿真分析

为研究半挂液罐车在避障运动时液体晃动对车辆行驶稳定性的影响,采用Galerkin方法建立了罐体的液体晃动方程.根据等效原则,建立了液体晃动的质量-弹簧-阻尼等效模型.结合半挂车的刚体模型,建立了半挂液罐车动力学模型,并进行了双移线避障运动仿真分析.仿真表明:随着充液率的增加,车辆的各项行驶参数先增加再减小,在充液率k=1.0附近时,液体晃动最剧烈,对车辆的行驶稳定性影响最大,在此充液率下,随着车速的增加,液罐车先发生摆振失稳,再发生侧翻事故;而在同等工况下,在充液率k=1.8时,随着车速的增加,车辆将表现为侧翻事故.     

半挂式液罐车防侧翻控制策略开发

针对罐内液体晃动与车辆运动之间的耦合作用导致半挂式液罐车侧倾稳定性低,易发生侧翻等问题,本文中提出了半挂式液罐车的防侧翻控制策略。采用等效单摆模型模拟罐内液体晃动的动态过程,并进行参数辨识,进而建立了半挂式液罐车整车动力学仿真模型。基于半挂式液罐车6自由度线性简化模型设计了LQR防侧翻状态反馈控制器,并通过差动制动产生附加横摆力矩。利用所建立的半挂式液罐车仿真模型进行仿真,对比了有、无控制的转向盘转角阶跃工况状态响应。结果表明,所建控制策略可有效防止半挂式液罐车侧翻。     

半挂式液罐车罐内液体晃动及其对整车侧翻稳定性影响研究现状

半挂式液罐车具有载重大、运输效率高、经济成本低的特点,逐步成为我国液体货物道路运输的主力。车辆运行过程中罐内液体晃动和车辆运动之间的耦合作用大大降低车辆的行驶稳定性,使液罐车易发生横摆、侧翻等问题。文章主要对罐内液体晃动的常见研究方法及液体晃动对侧翻稳定性影响进行总结分析,为研究半挂式液罐车侧翻稳定性提供一定的理论基础。     

非满载液罐半挂汽车列车侧向耦合动力学模型

为方便液罐半挂汽车列车（Tractor Semi-trailer Tank Vehicle,TSTTV）罐-车整体的优化设计匹配,综合提高整车的侧倾稳定性、侧向动力学稳定性及操纵特性,基于Lagrange方法和椭圆规摆等效机械液体晃动模型建立TSTTV的整车侧向耦合动力学模型,其典型特征是实现罐内液体侧向晃动与车辆横摆运动、侧向运动、悬挂质量的侧倾运动及非线性侧向轮胎力的集成一体化建模,贯通液体晃动动力学与车辆侧向动力学稳定性之间的联系。通过开环正弦停滞转向输入操作响应对所建立的模型进行分析评价,考察车辆横摆角速度、质心侧偏角、侧倾角、侧向载荷转移率及液体晃动角等状态量在2种充液比（F_L=40%,80%）及2种罐体椭圆率（Δ=1.0,1.3）下的响应。研究结果表明：所建立的TSTTV模型可以实现液体侧向晃动作用下的车辆侧向耦合动力学仿真分析,能够反映充液比、罐体截面椭圆率等运输条件和罐体几何参数对整车侧倾稳定性、侧向动力学稳定性及操纵特性的影响;基于该模型可以针对液体介质、充液比及道路环境等运输条件因素的影响,研究以提高整车侧向动力学稳定性为目标的TSTTV灌-车整体的优化设计匹配问题,这对提升液罐车的设计性能、提高行驶的安全性和运输效率具有重要意义。     

液罐车内防波板在不同充液率下的有限元分析

针对液罐车在紧急制动过程中罐内液体的晃动问题,以半挂液罐车的罐体作为研究对象,采用VOF模型,对车辆运行时紧急制动工况下的罐内液体晃动现象进行流固耦合分析。分析罐体内不同充液率对防波板的冲击情况,得出罐体在制动过程中罐内气液两相分布图和流体最大压力值曲线,进而得出流体压力峰值0.1 s时防波板的变形图,揭示了不同充液率下防波板的防晃效果。     

基于流固耦合的半挂液罐车罐体结构分析

为了研究半挂液罐车罐内液体晃动对罐体的影响,本文利用有限元软件workbench,并采用单向流固耦合方法分析了在不同充装比下罐壁的受力分布。仿真分析得出:当充液比为50%时液体的晃动较为明显,但当充液比为90%时罐体所受应力值较大。     

半挂汽车列车高速紧急避障稳定性控制研究

分析了半挂汽车列车转向的特点,对其稳定性控制原理进行了研究,包括横摆角速度跟踪控制和防倾覆控制.在此基础上,建立了半挂汽车列车多体动力学模型,采用虚拟样机技术,对横摆角速度跟踪控制和防倾覆控制进行运动学与动力学仿真.结果表明,装用车辆动态控制系统后,提高了半挂汽车列车高速紧急避障时的操纵稳定性,因而,其避障行驶的极限条件大大宽松.     

非满载罐车罐体在追尾碰撞中变形失效研究

为了研究液罐车在碰撞中装载液体对罐体结构变形损伤的叠加作用,以客车与液罐车追尾碰撞为研究对象,运用Hypermesh建立两车追尾碰撞的有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)模型,利用Fluent模拟碰撞后液体晃动过程,在考虑液体晃动冲击的前提下,计算模拟出两车在碰撞过程中的能量变化及罐体结构变形情况,分析了不同冲击载荷和加载工况下的罐体变形失效情况。结果表明,碰撞速度相同时,液体充装率k值越大,罐体的变形量越大,罐体破裂的临界碰撞速度与液体充装率k值呈正相关。液体晃动冲击对罐体变形失效的影响不太显著,液体晃动对罐体的冲击损伤远小于外部车辆带来的碰撞损伤。通过分析液体泄漏情况可知,充装率k值对液体泄漏速率有显著影响。     

基于主动制动的半挂汽车列车横摆稳定性控制

为研究半挂汽车列车在高速大转向等极限操作工况下的横摆稳定性控制问题,建立了14自由度的半挂汽车列车非线性仿真模型;提出了牵引车与半挂车独立直接横摆力矩控制的横摆稳定性控制方案,通过牵引车和半挂车车轮的合理选择和主动制动实现横摆控制;以跟踪参考模型的稳态横摆响应为目标,设计了PI横摆稳定性控制器,对牵引车和半挂车分别设计了目标制动车轮的选择决策规则。单移线操作仿真结果表明,基于主动制动的横摆力矩控制可有效改善极限工况下半挂汽车列车的横摆稳定性,牵引车与半挂车进行独立横摆控制可以减小制动车轮选择决策的复杂性,而获得较好的控制效果。     

基于相平面的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为提高分布式驱动电动汽车的操纵稳定性,提出一种基于相平面法的行驶稳定性控制策略。首先,建立非线性车辆2自由度模型,获得不同路面附着系数下车辆质心侧偏角相平面稳定域边界模型。其次,基于质心侧偏角相平面设计分区域控制器,当车辆处于稳定域内时,采用模糊神经网络控制器来决策横摆力矩,使车辆跟随目标变量;当车辆处于稳定域外时,设计失稳度和模糊神经网络联合控制器决策总横摆力矩,使车辆恢复稳定。最后,基于Simulink和CarSim仿真平台在蛇行绕桩和双移线工况下对稳定性控制方法进行仿真,并进行实车测试验证,结果证明了本文中所提控制策略的可行性和有效性。