考虑车-液耦合的罐式半挂汽车抗侧翻稳定性研究

发布时间：2021-02-21 03:48

　　罐式半挂汽车作为公路能源运输的主力军,在危险化学品运输中具有举足轻重的地位和战略意义。罐式半挂汽车具有装载质量大、重心高、体积大的特点,在运输过程中很容易发生侧翻,酿成重大交通事故。本文将重点考虑罐内液体横向晃动与车体动力学耦合特性,主要对罐式半挂汽车的抗侧翻稳定性展开研究,对于提高其稳定行驶能力和减少生命财产损失具有重要实际意义。论文首先搭建了罐式半挂汽车动力学模型和罐内液体瞬态非线性晃动模型。运用运动学理论推导出牵引车和挂车的运动微分方程,建立其Simulink线性模型和Trucksim多自由度模型。运用势流理论解析出罐内液体横向晃动产生的力和力矩,采用Fluent建模的方法,建立罐内流体运动模型;考虑罐内液体瞬态晃动的特点,建立合理表征液体横向晃动的等效单摆模型。其次,针对目前车-液耦合与整车抗侧翻稳定性研究不够深入的问题,探究了罐内液体横向晃动与车体动力学之间的相互耦合关系。对不同充液率下罐内液体横向晃动进行数值模拟分析,得出充液率对罐体侧向冲击力峰值的影响;并在具体工况下进行了车-液耦合仿真试验,与装载等质量固体挂车相比得出,液体横向晃动作用会导致整车的侧倾角峰值响应增加,更... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

汽车侧翻事故

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-22-（1）罐内液体不可压缩，且在晃动过程中无漩涡紊流；（2）罐内气体的压强影响可以忽略；（3）罐体为高强度材料，液体晃动冲击不会导致罐体发生形变。如图3-1建立罐内液体部分充满时的坐标系：图3-1罐体充液坐标系取O点为坐标原点，在自由液面上，x轴正方向指向整车前进的方向，y轴过原点指向车辆左侧，z轴垂直于液面指向上方。图中为流体域，为罐体湿表面，S为自由液面，假设给罐体一速度0v，方向为水平方向，即存在流体势函数使得罐体内介质运动速度为：0（3-1）根据液体在流体域内满足连续性方程、罐体罐壁上满足不可渗透条件、自由液面上满足运动学和动力学边界条件可以得到如下的控制方程：SSgrdtdttnn0,,00,02（3-2）式中——自由液面的波高函数；n——流体边界的外法线方向。3.1.2液体自由晃动在研究车-液耦合的过程中，绝大多数情况都是由于整车外部作用力与罐体内部液体晃动力之间的相互耦合，因此，本文重点探讨罐式半挂车罐体受迫时的液体晃动规律。首先讨论0v0时的液体运动特征，即罐体不受侧向激励，求解液体自由晃

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-29-液体晃动对罐底中心的侧倾晃动力矩：lpm()mlppmlolomlplpplppMhlhmhmamlg（3-21）式中lm——罐内液体总质量(kg)；lom——液体固定质量(kg)；mlph——单摆质量质心距罐底部的高度(m)；mloh——固定质量质心距罐底部的高度(m)。本文只研究罐内液体的横向等效运动，不考虑俯仰角对液体晃动的影响，因此，侧向加速度为单一输入。由此可求得晃动力和晃动力矩与横向加速度激励之间的传递函数关系表达式如式（3-22）和式（3-23）：22()()llpllylpplylppmgmscsmFSmlascgssml（3-22）22()()llomlolmlplpmlplplpplylppcgmhsmhsmhmgMSmlascgssml（3-23）基于上述动力学模型，在Simulink中搭建液体晃动等效单摆模型如图3-5所示：图3-5等效单摆模型Simulink建模


本文编号：3043798