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UniTire/PAC建模测试


  • 操稳轮胎模型简介


轮胎是汽车与路面接触的唯一部件,轮胎动力学是汽车动力学的基础。不同的仿真目的,要使用不同的轮胎模型,汽车平路面性能仿真需操稳轮胎模型(Handling Tire Model)。国际主流的操稳轮胎模型为PAC及UniTire模型。


PAC模型的主要发明人是荷兰Hans B. Pacejka教授,是一种经验模型,用组合的三角函数公式完整地表达轮胎的纵向力、侧向力及回正力矩特性,模型精度较高,是目前车辆动力学仿真中常用的轮胎模型。


UniTire模型的发明人是我国的郭孔辉郭院士,是一种半物理模型,具有全工况高精度的特点,用e指数函数完整地表达轮胎的纵向力、侧向力、回正力矩、翻倾力矩、负载半径特性,模型预测能力强,是最具应用前景的操稳轮胎模型。UniTire模型的中文名称是“统一轮胎模型”。

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  • 测试主要内容


1)轮胎静态特性测试:主要包括轮胎纵向刚度测试、垂向刚度测试。通过测量轮胎纵向力与纵向位移、垂向力与垂向位移的变化关系,得到轮胎静态特性;


2)轮胎稳态特性测试:主要包括轮胎侧倾纵滑测试、侧倾侧偏测试、复合滑移测试。通过测量轮胎纵向力、侧向力及回正力矩与载荷、速度、侧倾角、侧偏角及滑移率的变化关系,得到轮胎稳态特性;


3)轮胎瞬态特性测试:主要包括轮胎侧向松弛长度测试、纵向松弛长度测试。常用的侧向松弛长度测试方法是侧偏角阶跃试验,通过对轮胎侧向力建立过程数据的处理,得到轮胎侧向松弛长度。


轮胎动力学协同创新联盟正在制订上述测试内容所对应的测试方法标准,将于2019年底正式发布。


  • 典型设备介绍


1)平板式轮胎试验台:该试验台模拟路面是往复运动的平板,平板上可安装不同材料、形式的模拟路面,在行程受限情况下平板的速度不高(若行程达到60米,速度可以达到80公里/小时),路面刚性高可实现大载荷测试。我国吉林大学、荷兰埃因霍温工业大学、我国第一汽车集团公司研究总院都拥有这类轮胎试验台。下图为吉林大学第三代平板式轮胎试验台。


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2)平带式轮胎试验台:该试验台模拟路面是由绷紧在两个转鼓间的钢带构成,钢带上也可安装不同材料、形式的模拟路面,速度高,因路面刚性差适合小载荷测试。代表性产品是MTS Flat-Trac 系列轮胎试验台,我国多家企业及机构拥有该类试验台。下图为MTS Flat-Trac平带式轮胎试验台。


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3)转鼓式轮胎试验台:该试验台模拟路面是转鼓,转鼓上也可安装不同材料、形式的模拟路面,速度高,路面刚性大可开展大载荷测试。国内双钱轮胎、天津中汽研等拥有这类轮胎试验台。下图为该类轮胎试验台。


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4)室外轮胎试验拖车:测试路面为真实路面,因此与整车场地测试结果有更好的一致性,但该类试验台开发难度大,测试成本高。荷兰TASS、德国FKA、国内玲珑轮胎等拥有这类轮胎试验台。我国吉林大学正在自主开发室外轮胎试验拖车(2019年8月投入使用),可进行包括航空轮胎、商用车轮胎、军用轮胎及乘用车轮胎的测试,下图为该拖车的示意图。

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