近年,我国的海洋领土维权形势的日益严峻,亟需我们早做准备,加强我方部队现装车辆沙地通过性问题研究,以提高军队夺岛控岛所必需的滩头机动能力。另外,随着我国探月工程进入月面探测阶段,月壤砂性特征带来的可通过性差问题,也考验着我探测车辆的行走能力。而深入分析车辆沙地行驶的轮壤接触过程和车轮牵引问题,是研究解决车辆通过性问题的基础和关键。本文针对沙地轮壤相互作用和车轮牵引性能的研究需要,以东风猛士车轮和广东某海滩海积砂为研究对象,引入在颗粒介质微观力学分析上具有独特优势的离散元方法,进行车轮与砂壤地面颗粒流三维建模,并对轮壤进行细观和宏观动态分析。主要研究工作和成果如下:1.选取典型的南海海积砂作为砂壤样本,结合车辆行走主要作用土层合理采样,按照《土工试验规程》和《土工试验方法标准》进行参数测试和室内三轴试验,为土槽建模提供数据准备。2.通过离散元颗粒流程序PFC3D模拟室内三轴试验,分析离散元细观参数与砂样宏观力学参数之间的关系,在此基础上建立了海积砂离散元参数模型。3.基于车辆地面力学半经验法研究成果,以保持车轮接地平均压力和接触角不变为原则,解析推导了车轮等效缩尺的径、宽等参数变化关系,进而通过模拟承压板试验和数值拟合获取海积砂Bekker力学参数,构建了东风猛士车轮缩尺模型。4.设定车轮刚性条件,运用PFC内置语言进行二次开发,采用颗粒簇法生成结构参数可调的颗粒集合体车轮,实现了车轮结构的离散元三维建模。5.比照室内土槽试验原理和参数设定,调试建立了轮壤接触模拟土槽试验系统。通过驱动轮牵引性能试验仿真,分析了简单工况下受力介质参数、车轮行驶参数和结构参数变化对驱动轮牵引特性的影响规律。研究表明,增大轮宽、轮径以及加装轮齿,均能提高驱动轮在砂壤地面的牵引性能。