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轮胎动力学是车辆动力学的重要分支。经过长期研究发展,在轮胎稳态动力学方面取得了一系列的成果,建立比较成熟的理论模型、经验模型、半经验模型、物理模型等。随着有限元技术的发展,基于复杂物理模型的轮胎有限元模型得到广泛的应用,有限元模型仿真不仅可以节省时间成本,还可以模拟轮胎试验台不易实现的工况。车辆行驶过程中,多数情况下车辆处于不稳定状态,因此轮胎非稳态力学特性对于车辆各项性能具有重要影响。在轮胎非稳态力学特性方面,研究者多集中于对侧偏非稳态和纵滑非稳态的研究,对侧倾非稳态的研究甚少。侧倾对轮胎转向及车轮定位参数的合理选择具有重要意义。为了满足对全工况、高精度轮胎模型的要求,因此有必要拓宽轮胎非稳态模型的研究范围。基于以上原因,并结合以往轮胎侧偏非稳态、纵滑非稳态模型,本文主要开展了以下研究工作:1.侧倾Non-Lagging现象机理解释及建模。首先利用轮胎有限元模型对滚动前侧倾三种不同加载方式进行仿真,再现侧倾Non-Lagging现象;其次通过有无路面摩擦系数的仿真,对比分析侧倾三种加载方式下侧向力产生的原因;最后假设轮胎胎面刷毛刚度为零且路面摩擦系数无穷大,解释侧倾三种不同加载方式初始侧向力不同的机理,并对该初始侧向力建模。2.建立考虑侧倾影响后的UniTire全工况瞬态模型。首先对侧倾三种不同加载方式进行非稳态仿真,验证三者的非稳态是否具有一致性。在一致性的基础上,进行侧向非稳态仿真、纵向非稳态仿真、稳态侧向工况仿真、静态侧向刚度仿真,其中侧向非稳态仿真包括侧偏非稳态、侧倾非稳态、侧偏侧倾复合非稳态仿真;纵向非稳态仿真包括纵滑非稳态、纵滑侧倾复合非稳态仿真。分析侧倾对侧偏、纵滑的影响,将侧倾引起的侧向滑移速度考虑到侧向非稳态模型中。同时,侧倾的引入使得松弛长度发生变化,将侧向非稳态工况辨识得到等效动态侧向刚度并与静态侧向刚度对比,研究表明应用等效动态侧向刚度对松弛长度修正更合理。通过侧倾初始侧向力建模、侧倾引起侧向滑移速度建模、松弛长度建模,修正轮胎侧向非稳态模型。3. UniTire全工况瞬态模型试验验证。在低速平板试验台上进行轮胎静态试验、稳态侧向工况试验、侧向非稳态试验。静态试验包括侧倾Non-Lagging试验、静态侧向刚度试验。上述试验与有限元模型仿真对比,验证建模思路的正确性;瞬态模型仿真结果与试验数据对比,验证所建模型的精度。4.模型应用。将UniTire全工况瞬态模型嵌入到Carsim中并与对标模型进行直线行驶工况和圆周行驶工况仿真,验证模型连接的正确性。利用整车模型进行典型工况下仿真对UniTire全工况瞬态模型的响应进行分析。