A theoretical model of speed-dependent steering torque for rolling tyres

ABSTRACT

It is well known that the tyre steering torque is highly dependent on the tyre rolling speed. In limited cases, i.e. parking manoeuvre, the steering torque approaches the maximum. With the increasing tyre speed, the steering torque decreased rapidly. Accurate modelling of the speed-dependent behaviour for the tyre steering torque is a key factor to calibrate the electric power steering (EPS) system and tune the handling performance of vehicles. However, no satisfactory theoretical model can be found in the existing literature to explain this phenomenon. This paper proposes a new theoretical framework to model this important tyre behaviour, which includes three key factors: (1) tyre three-dimensional transient rolling kinematics with turn-slip; (2) dynamical force and moment generation; and (3) the mixed Lagrange–Euler method for contact deformation solving. A nonlinear finite-element code has been developed to implement the proposed approach. It can be found that the main mechanism for the speed-dependent steering torque is due to turn-slip-related kinematics. This paper provides a theory to explain the complex mechanism of the tyre steering torque generation, which helps to understand the speed-dependent tyre steering torque, tyre road feeling and EPS calibration.     

旋转车轮对汽车外部复杂流场的影响

车轮影响着整个汽车的外流场特性,车体周围的流场由于旋转车轮的存在而复杂化。通过对带有车轮的汽车模型进行数值模拟计算．比较无车轮、静止车轮和旋转车轮的计算结果,得到旋转车轮对汽车的尾涡结构、气动阻力和气动升力有重要影响。车轮在汽车外部复杂流场的数值计算中不能被忽略。     

移动地面条件下的微型车外流场数值模拟研究

为研究地面边界条件对汽车外流场数值模拟的影响,制定了两种方案对某微型车进行数值模拟计算,并对结果进行分析．研究表明：不同的地面边界条件对汽车的底部流场有很大的影响,而对上部流场影响不大;不同的地面边界条件对汽车的气动升力和前轮的升力影响很大,对气动阻力和后轮升力影响较小;在汽车的外流场数值模拟中,采用移动地面条件可以提高数值模拟的精度．     

江海直达顶推船组波浪联结力的影响要素研究

江海直达顶推运输方式是实现江海直达运输的有效途径之一.波浪联结力的影响要素研究是与顶推船组的耐波性能密切相关的关键技术之一.文中借鉴收集的船模试验数据,构建波浪联结力与主要影响要素之间的非线性模型,采用非线性的神经网络方法对波浪联结力的主要影响要素进行比较研究.     

车钩力对脱轨的影响

为了发展重载列车运偷,必须研完车钧力对脱轨的影响。本文提供了四 轴货车曲线通过时的许用车钩力,在许用力范围内不致引起脱轨。      

整流罩组合措施外形对Π形叠合梁斜拉桥涡振性能的影响

某大跨度Π形钢-混叠合梁斜拉桥存在常遇风速下的涡激振动。为了抑制涡激振动,通过1∶50节段模型风洞试验,针对-5°最不利风攻角工况,开展了涡振性能优化研究。试验对导流板、裙板、下稳定板、风障与整流罩等单一气动措施的制振效果进行了研究,试验结果表明,只有下中央稳定板能在0.65%的阻尼比条件下,将主梁的竖弯与扭转涡振振幅同时降低50%以上。据此开展了以下中央稳定板为中心的组合气动措施研究,发现整流罩与下中央稳定板的组合气动措施能将主梁的竖弯与扭转涡振振幅同时降低75%以上。在此基础上,研究了整流罩竖直板高度与下中央稳定板高度对该组合气动措施制振能力的影响,发现在一定高度范围内,增加整流罩竖直板与下中央稳定板高度均能有效提高组合措施的制振能力,通过优化了该组合气动措施的气动外形,组合措施能够完全消除Π形叠合梁在不同风攻角(0.65%阻尼比)下的涡激振动。最后,采用计算流体动力学的方法,对该气动措施的制振机理进行了研究,计算结果表明：优化后的整流罩组合措施能够同时降低主梁上下表面旋涡脱落尺寸,显著减小主梁受到的周期性非定常气动力,从而达到抑制主梁涡振的效果;若同时降低整流罩竖直板高度与下中央...     

调距桨调距过程中叶元体受力的CFD分析方法研究

对调距桨作定距桨工况和作调距桨工况时叶元体水动力进行了CFD计算与分析.叶元体采用NACA4412翼型.采用,k-ε和SST两种湍流模型求解叶元体攻角为6.4°时压力系数分布并与面元法计算结果和实验曲线进行比较,校验了CFD分析方法的可信性.在此基础上对叶元体攻角每改变2°进行一次稳态工况计算,分析调距桨在60°转角范围内叶元体水动力随攻角的变化关系.变化曲线与实验曲线吻合良好,且计算精度要高于面元法程序XFOIL.然后采用滑移网格技术对调距桨整个调距过程进行了动态模拟,并将计算结果与作定距桨使用时的稳态工况值时进行了对比.结果表明:在攻角-12°～18°范围内,叶元体所受水动力、力矩在稳态和动态时的值基本相等.动态时叶元体正负失速角均较稳态延迟2°～4°.在大攻角范围内,叶元体稳态时所受阻力明显较动态时大、升力和制动力矩均较动态时小.研究结果表明现行采用的利用稳态敞水实验值来确定调距机构强度的方法是存在风险的;建议取稳态值和动态值两者中大者为强度设计的基本依据.     

波浪中多船多墩柱受力和运动的快速计算方法

文章对多船多墩柱相互作用问题提出了一个快速计算方法.该方法是将船体剖面用具有相等面积的等效矩形代替,并将流场划分为船底与水底之间的内场和船侧面之外的外场.对内场,采用简单的解析解;对外场,由于剖面是矩形的,所以可采用在船体水面周线上分布源汇的简单的源汇分布法.对内外场进行耦合匹配进行求解.直立柱体则相当于船底和水底之间间隙为零的情况,所以上面也可包括直立柱体的情况,这样该方法对多船多墩柱的问题可以给出简便快速的算法.通过与试验结果和数值结果的比较,验证了文中计算的有效性.     

深基坑工程中膨胀力设计取值分析

目前我国现行工程规范并未对膨胀土（岩）中深基坑工程的膨胀力设计取值给以明确规定,实际设计过程中膨胀力取值方法不一。以成都地铁3号线一期工程膨胀土（岩）范围明挖区间深基坑工程为例,对不同取值情况下设计结果与施工现场实测数据进行对比分析,找出实测值与理论计算值的对应关系,对于既能保证围护结构安全性又兼顾经济性的膨胀力设计值的选用具有较强的指导意义。     

窄悬索桥气动稳定性的风洞试验研究

对于处于西部山区复杂风环境中的窄悬索桥,为了确保其气动稳定性及研究提高气动稳定性的措施,制作了弹簧悬挂模型在长安大学CA-1风洞实验室中进行风洞试验.试验结果表明,该桥气动不稳定,必须改变原始设计以提高结构刚度、确保结构安全.考虑到桥梁使用功能和构造的限制,对原桥采取增加抗风缆和中央扣等措施,并对增加了措施的模型重新进...