轮胎动力学是车辆动力学研究和车辆控制算法开发的基石,轮胎的力学性能对于车辆的操纵稳定性能和行驶安全性能的影响非常大。随着社会经济和科技的快速发展,国内各大整车开发企业均已具备自主汽车正向开发实力,但在轮胎力学特性上的研究与应用还有明显不足。轮胎模型对轮胎力学特性的准确表达和应用是整车动力学仿真与底盘开发效率提升的关键点之一。目前在工业界内使用最广泛的操纵稳定性轮胎模型是由荷兰的Pacejka教授推导建立的经验模型,即PAC模型,也称Magic Formula模型,简称MF模型,以及国内郭孔辉院士提出的Uni Tire模型。这两种模型问世至今对车辆性能的开发都做出了卓越的贡献。近年来,Uni Tire模型在郭孔辉及卢荡教授领导的团队支持下一直保持着更新完善节奏,而MF模型在2012年之后基本已经不再更新,模型趋于稳定。为验证新版本Uni Tire模型在各个工况下的表达效果,本文开展了两种轮胎模型特性的应用对比研究,为Uni Tire模型在国内的新一轮商业化应用奠定基础。根据上述需求,基于课题组内关于轮胎模型的研究基础,本文进行了如下的几个部分工作。1.新版Uni Tire模型建模方法及模型特点与MF模型的对比在郭孔辉教授建立的Uni Tire统一轮胎模型的体系内,建立新版本Uni Tire半经验模型。将完整建模的Uni Tire模型与MF模型的建模思路、特性参数等进行理论分析与比较,将模型在各个轮胎试验工况下的表达能力,如纯工况、复合工况等,进行一一对比与分析,并基于Adams Tire Testrig工具进行模型仿真,为Uni Tire模型的下一步发展提供指导意见。2.基于Adams软件的轮胎模型STI接口的开发基于以上建立的新版本Uni Tire模型与Adams软件,开发Uni Tire模型与Adams软件的接口程序。研究新版本Adams软件提供的软件模型接口的整体工作流程与关键子程序的功能;车辆坐标系与陆地坐标系在接口程序中的处理方法也进行了一定的研究;分析软件中关于轮胎垂向力输入输出问题和瞬态微分方程的解算问题,为精确建立Uni Tire模型接口打下基础。3.整车级别工况仿真应用分析与比较结合以上建立的新版本Uni Tire模型及其与Adams软件的模型STI接口,基于Adams/Car进行工况仿真,结合实验台车的操稳实验数据与对应建立的车辆模型,建立典型操稳工况的虚拟实验,验证模型链接的正确性。以及在车辆动力学仿真中,Uni Tire模型与MF模型的表达能力的综合比较,利用整车模型进行典型操稳工况下的仿真与试验数据对比,对两模型的响应分别作出分析,以验证新版本Uni Tire模型的实际应用效果。除此之外,针对其他特殊工况,如低速条件下的动力学特性,车辆的侧风稳定性,变摩擦路面,轮胎动载等,也进行了相关的仿真对比和验证。