極地車輛車輪與雪壤交互作用模型研究綜述

閆清東, 科蒂耶夫, 魏巍,3*, 朱明, 陳修齊, 張淵博,鄭浩泉, 扎哈羅夫, 伊爾西耶夫, 柯西琴, 戈盧布奇克,斯塔杜欣, 鄭懷宇

(1.北京理工大學(xué) 車輛傳動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.俄羅斯莫斯科國立鮑曼技術(shù)大學(xué) 輪式車輛系，莫斯科 105005；3.北京理工大學(xué) 重慶創(chuàng)新中心，重慶 401120)

北極地區(qū)富含礦產(chǎn)資源和其他各類自然資源，但冬季平均氣溫約為-22.3 ℃，極限低溫達(dá)-60 ℃以下，多數(shù)季節(jié)積雪覆蓋，局部深度甚至超過2 m.車輛在極地環(huán)境下的性能面臨著極大的考驗(yàn)[1].對極地雪的力學(xué)性能的理論、試驗(yàn)以及數(shù)值仿真的研究，是研究極地車輛在極地雪壤環(huán)境行駛動(dòng)力學(xué)性能的基礎(chǔ).極地車輛大多采用履帶或者低壓輪胎作為行走機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)與雪壤間的相互作用直接決定車輛行駛性能，也是提高極地環(huán)境下車輛通過性的基礎(chǔ).

文中針對高緯度地區(qū)可變性組分雪壤，在雪的力學(xué)特性理論及試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，總結(jié)分析了車輪-雪壤復(fù)雜交互過程的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、解析模型和離散元/有限元數(shù)值模型進(jìn)行概括，提出了輪-雪交互作用進(jìn)一步研究方向.

1 雪的力學(xué)特性模型

在高緯度嚴(yán)寒地區(qū)，車輛在積雪地形行駛時(shí)，輪胎與雪壤的交互過程較為復(fù)雜，其復(fù)雜性是由諸多不確定性因素造成的，如雪的密度、微觀結(jié)構(gòu)、含水量和溫度等影響雪材料特性的因素，以及宏觀堆積狀環(huán)境、雪塊的碎裂與重結(jié)晶、考慮雪深的支承面輪廓等[2].其中密度通常是表征雪力學(xué)性能最常用的參數(shù)，但由于雪的微觀結(jié)構(gòu)對雪的力學(xué)性能的影響較大，僅用雪密度作為單一評(píng)價(jià)指標(biāo)來表征雪地行駛特性是不夠的.

1.1 粘彈性力學(xué)模型

雪是粘彈性的物質(zhì)，當(dāng)施加在雪上的外力(壓力)足夠小的時(shí)候，不會(huì)發(fā)生斷裂以及破壞.M.de Quervain[1]通過在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行雪柱實(shí)驗(yàn)來研究雪的粘彈性，最終得出雪的力學(xué)特性可由一個(gè)Maxwell單元模型和一個(gè)Voigt單元模型串聯(lián)，以及應(yīng)力松弛時(shí)間τ構(gòu)成的流變力學(xué)模型來定性表示，如圖1所示.Maxwell單元模型由一個(gè)彈性單元與一個(gè)阻尼單元串聯(lián)組成；Voigt單元模型由一個(gè)彈性單元與阻尼單元并聯(lián)組成.

圖1 代表雪壓縮特性的流變力學(xué)模型

日本北海道大學(xué)低溫科學(xué)研究所的相關(guān)學(xué)者[3]對模型中的參數(shù)進(jìn)行了定量研究.以下關(guān)系式是彈性模量E(MPa)和粘性阻尼常量C(MPa·min)在不同溫度條件下與積雪密度ρ(kg/m3)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式.

1)E1和C1的確定

當(dāng)環(huán)境溫度為-1～-3 ℃時(shí)，

E1=-1.5+(0.04/3)ρ，

(1)

1/C1=2-0.006 5ρ.

(2)

當(dāng)環(huán)境溫度為-5～-15 ℃時(shí)，

E1=-5.4+0.036ρ，

(3)

1/C1=0.85-0.003ρ.

(4)

2)E2和C2的確定

當(dāng)ρ=100～200 kg/m3時(shí)，環(huán)境溫度高于-1.5 ℃，E2約為E1的2～4倍，C2約為C1的0.7～0.91倍.

當(dāng)ρ>200 kg/m3時(shí)，環(huán)境溫度低于-10 ℃，E2小于2E1，C2約為C1的0.11倍.

3)τ1和τ2的確定

材料在恒定應(yīng)變下，應(yīng)力隨著時(shí)間的變化減小到某個(gè)有限值的過程稱為應(yīng)力松弛，這是材料結(jié)構(gòu)重新調(diào)整的一種現(xiàn)象.

應(yīng)力松弛時(shí)間τ1=C1/E1約為4～15 min，松弛時(shí)間τ2=C2/E2約為0.5～1 min.

在某些情況下可以用Maxwell簡化模型來表示雪的粘彈性模型，相關(guān)參數(shù)分別記為EM、CM、τM.

(5)

CM=C1,

(6)

τM=CM/EM=(C1/E1)+(C1/E2)=
τ1+(C1/C2)τ2,

(7)

應(yīng)力松弛時(shí)間τM通常為8～30 min.由流變力學(xué)可知，Maxwell模型構(gòu)成的物質(zhì)表現(xiàn)出的力學(xué)性能，在作用時(shí)間小于τM時(shí)，為類固體物質(zhì)；大于τM時(shí),為類液體物質(zhì).

1.2 壓力-沉陷經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚3]

在某一下陷深度下，雪可以承載一定范圍內(nèi)的壓力，而不是單一的壓力值.文獻(xiàn)[3]利用自動(dòng)記錄負(fù)載支撐強(qiáng)度和下沉深度的裝置(如圖2所示)來確定雪在特定下陷量下的壓力寬度，并進(jìn)行近似擬合，得到了雪承受壓強(qiáng)受下陷量影響的函數(shù)關(guān)系：

圖2 自動(dòng)記錄負(fù)載支撐強(qiáng)度和下陷量的裝置

pm=4+1.70D+ 0.28D2，

(8)

式中：pm為雪的壓強(qiáng)，100pa；D為雪的下沉量，cm.

Alger[4]分別在實(shí)驗(yàn)室與野外進(jìn)行的圓盤加載試驗(yàn)表明：在測量雪的下陷量時(shí)，由于雪的性質(zhì)易變，受密度、時(shí)間、雪的類型和地區(qū)的影響較大，只有初雪的性質(zhì)差別較小，所以，一般取初雪進(jìn)行測試.測試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用來驗(yàn)證有限元模型中雪的不同材料屬性，其中，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)與有限元模型曲線較為符合，特別是與Modifified Drucker-Prager Cap(MDPC)模型(在1.3節(jié)中介紹)更加接近，而野外測試與實(shí)驗(yàn)室測試偏差較大，野外測試的影響因素更加復(fù)雜.

袁永麗[5]在實(shí)驗(yàn)中直接將不同質(zhì)量的重物輕放在雪面上，測其自由下陷距離，得到雪的下陷量與壓強(qiáng)的多項(xiàng)式曲線擬合方程為

P=0.049D2+111.5D+18.6，

(9)

式中：P為壓強(qiáng)，pa；D為雪的下陷量，mm.

雖然該方法的測試結(jié)果可以作為雪地車的設(shè)計(jì)依據(jù)，但由于試驗(yàn)方法簡單，試驗(yàn)中重物下放存在慣性力和動(dòng)載荷，試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏大，近似線性的結(jié)果和上文的經(jīng)驗(yàn)公式存在較大差別.

1.3 壓力-沉陷數(shù)值計(jì)算模型

參考板壓痕理論[2]的觀點(diǎn)，將輪-雪交互過程抽象地分為3個(gè)階段：第1個(gè)階段為彈性變形，發(fā)生于零壓力、零下陷起始點(diǎn)到壓力接近材料(雪)的內(nèi)聚壓力，可視為線性過程的彈性變形；第2個(gè)階段為發(fā)生于材料(雪)開始屈服時(shí)，在接觸物(輪胎)的底部將形成球狀壓力面，如果雪的深度足夠，則一直會(huì)硬化傳播到雪的底部，此過程為塑性變形過程；第3個(gè)階段發(fā)生在達(dá)到有限的深度后，表現(xiàn)為彈性變形.

根據(jù)接觸力學(xué)，壓頭下的應(yīng)力狀態(tài)可類似視為腔體膨脹問題，即將受壓雪面視為內(nèi)部壓力作用下的厚壁圓柱或球形壓力容器.圖3示出了應(yīng)用于具有3個(gè)區(qū)域壓痕問題的接觸力學(xué)的概念：芯部是位于壓頭正下方的區(qū)域，該區(qū)域可能具有準(zhǔn)單軸應(yīng)力狀態(tài)；中間區(qū)域是塑性變形區(qū)；外圍則是一個(gè)彈性變形區(qū).

圖3 壓痕試驗(yàn)的變形區(qū)域

這樣可將芯部區(qū)域建模為空腔，即由壓頭在圖3的芯部區(qū)域中引起的壓力建模為空腔的內(nèi)部壓力；芯部區(qū)域的其余部分建模為壓力容器.通過解決空腔膨脹問題，計(jì)算給定載荷下塑性區(qū)域和彈性區(qū)域中的應(yīng)力，即隨著載荷的增加，塑性區(qū)域?qū)⑴蛎?對于半無限域，塑性區(qū)將無限增加，直到達(dá)到材料的破壞強(qiáng)度為止；對于有限域，塑性區(qū)域可以增加，直到整個(gè)域變?yōu)樗芰匣蜻_(dá)到材料的破壞強(qiáng)度為止.

適用于輪-雪交互作用下的雪的破壞屈服準(zhǔn)則：Mohr-Coulomb(MC)屈服準(zhǔn)則是考慮了正應(yīng)力或平均應(yīng)力作用的最大主剪應(yīng)力或單一剪應(yīng)力屈服理論，Drucker-Prager(DP)屈服準(zhǔn)則可以看作是MC屈服準(zhǔn)則的三維推廣.改進(jìn)的Drucker-Prager模型-Modifified Drucker-Prager Cap(MDPC)模型-與MC屈服準(zhǔn)則相比更加細(xì)致，兩者都有粘聚力和剪切角.空腔膨脹的求解是基于MC屈服準(zhǔn)則的，MDCP模型適用于數(shù)值模擬.文獻(xiàn)[6]研究的上限壓痕理論使用了簡化的DP屈服準(zhǔn)則，其屈服條件可以寫成

(10)

此外，有多種方法可以表示壓力相關(guān)屈服面.一般認(rèn)為，屈服面與材料的拉伸和抗壓強(qiáng)度(C，T)的絕對值直接相關(guān).

(11)

式中：C為材料的拉伸強(qiáng)度;T為材料的抗壓強(qiáng)度.

圖4 有限元模型

總結(jié)以上關(guān)于雪的力學(xué)特性模型的描述，雪的粘彈性力學(xué)模型引入了應(yīng)力松弛時(shí)間，來表征雪的應(yīng)力應(yīng)變的時(shí)變效應(yīng)，適用于長時(shí)間輕載下雪的力學(xué)特性的研究；壓力-沉陷經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥⒅匮┑暮暧^力學(xué)特性研究，多項(xiàng)式擬合的關(guān)系可以為車輛在雪地中的行駛提供相對可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的載荷值，但雪在特定下陷量的壓力受時(shí)間、地區(qū)等的影響較大，只有初雪的差別較小；特定下陷量下存在壓力寬度的輪-雪交互特性，研究文獻(xiàn)較少；壓力-沉陷數(shù)值計(jì)算模型提供了用于有限元計(jì)算材料彈性、塑性以及破壞時(shí)的材料屬性，可以提供車輛行駛過程中雪壤的應(yīng)力分布，準(zhǔn)確地模擬車輛行駛過程中雪壤的力學(xué)行為.

2 輪-雪交互模型

2.1 輪-雪接觸經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚7]

文獻(xiàn)[8]提出了淺層雪機(jī)動(dòng)性模型，主要針對簡化模型-單個(gè)牽引元件進(jìn)行建模，提出單輪胎或履帶在淺雪表面行駛時(shí)積雪壓實(shí)產(chǎn)生的阻力(Rs)經(jīng)驗(yàn)公式：

當(dāng)ρ0<ρf(z>0)時(shí),

(12)

當(dāng)ρ0=ρf(z=0)時(shí)，

Rs=0，

(13)

式中：p為輪胎充氣壓力，100pa；b為輪胎或履帶最大寬度，m；h為雪深，m；ρ為給定輪胎通過后雪的密度，kg/m3；ρ0為雪的初始密度(輪胎或履帶通過前)，kg/m3；ρf為雪的最高(最終)密度(車輛通過后)，kg/m3；z為下陷量，cm.

輪胎或履帶與雪面的相互關(guān)系可由圖5來描述.

圖5 履帶和輪胎與雪壤交互作用關(guān)系示意圖

壓實(shí)部分是輪胎施加在雪地表面的垂直力(車輛重量)的結(jié)果；然而，壓實(shí)是沿著彎曲的路徑進(jìn)行的，因此，也會(huì)施加水平力.壓實(shí)功等于外部運(yùn)動(dòng)阻力乘以水平行駛距離.在這一經(jīng)驗(yàn)公式，存在以下假設(shè)：首先，假設(shè)在壓實(shí)過程中雪的橫向流動(dòng)不明顯(即壓實(shí)僅限于輪胎或履帶的寬度)，雪的體積變化可以用下沉量z表示.其次，假設(shè)在壓實(shí)過程中雪的總質(zhì)量沒有變化，那么雪的初始和最終體積可以用雪的初始密度和最終密度表示.

而牽引力Tg由公式擬合：

Tg= 0.851N0.823，

(14)

式中：N為輪胎或履帶給地面的法向應(yīng)力，kpa.此方程僅限于雪面未受干擾條件下的輪式或履帶車輛.

文獻(xiàn)[9]在整車機(jī)動(dòng)性模型中對輪-雪壓力-密度關(guān)系進(jìn)行擬合，并將輪胎、履帶與雪面交互的過程分解為離散過程，分別用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行擬合.

首先假設(shè)車輛通過時(shí)所產(chǎn)生的最大下陷量可以通過式(15)計(jì)算獲得：

(15)

式中：h0為未壓過雪的深度，m；ρf為雪的最大(最終)密度(車輛通過后)，kg/m3.假設(shè)zmax和ρf會(huì)出現(xiàn)在車輛施加的壓力達(dá)到最大的時(shí)候，則ρf是由車輛上輪胎或履帶所施加的最大壓力來確定.ρf可由表1作為參考來選取.

表1 SSM 2.0中雪的最終密度

將車輛在雪面上的行進(jìn)過程離散化表示，那么車輛前進(jìn)的每個(gè)時(shí)刻所對應(yīng)的相關(guān)參數(shù)如圖6所示.

圖6 輪胎通過雪面時(shí)雪面的漸進(jìn)變化

由于雪受到的壓力與下陷量的關(guān)系不是線性的，假設(shè)他們之間存在冪函數(shù)關(guān)系，對于接觸壓力小于pmax的輪胎或履帶來說，下陷量z可由式(16)來確定：

(16)

式中：zmax為雪的最大下陷量，cm；pmax為雪在壓實(shí)過程中受到的最大壓力，kg/m3；p為雪在壓實(shí)過程中受到的壓力，kg/m3.

將車輛在雪面上的行駛過程分解為多個(gè)過程后，第i時(shí)刻前進(jìn)的下陷量z可由下式確定：

當(dāng)ρi>ρi-1,ρi-2,...ρ0時(shí)，

(17)

當(dāng)ρi≤ρi-1,ρi-2,…ρ0時(shí)

zi=0.

(18)

式中：ρi、zi分別為在第i時(shí)刻雪的密度和雪的下陷量.

為計(jì)算運(yùn)動(dòng)阻力Rs，我們需要知道任意i時(shí)刻雪的密度ρi，因此,基于前面所給出的公式以及假設(shè)，可以給出：

(19)

式中：ρi-1和hi-1為i-1時(shí)刻車輛通過雪面時(shí)，雪的密度和深度，zi為i時(shí)刻的下陷量.

由于輪式或履帶車輛不可能一直在未受壓的雪面上行駛，或者沿著之前壓實(shí)形成的通道行駛，又或者更為復(fù)雜的情況.我們需要考慮輪胎或者履帶有一定比例的寬度具有在新雪上通過的可能性，而其余的寬度上則在以前壓實(shí)形成的通道行駛.因此，Rs和Tg的方程修改為：

當(dāng)ρi>ρi-1時(shí)，

(20)

當(dāng)ρi=ρi-1時(shí)，

(21)

當(dāng)ρi<ρi-1時(shí)，

Rsi=0,

(22)

Tg=0.851N0.823.

(23)

2.2 輪-雪接觸解析模型

圖7展示了簡單的輪胎-雪面交互模型中的一系列重要參數(shù).其中，雪壤的材料屬性采用1.3節(jié)提到的Drucker-Prager模型.在車輛行駛過程中，給定車輪施加扭矩Tapp(My)，產(chǎn)生了角速度w和縱向速度v，輪胎半徑為r，傳遞給輪胎的垂直載荷為Fz.未變形積雪深度為hs，輪胎下沉深度為Z0.在輪-雪接觸表面,接觸剪應(yīng)力為τ，接觸正應(yīng)力為σn，由于τ產(chǎn)生的力的水平分量定義為牽引力Fτx.類似的，由σn產(chǎn)生的力的水平分量定義為運(yùn)動(dòng)阻力Rx.

圖7 輪-雪交互解析模型

運(yùn)動(dòng)阻力定義如下：

(24)

牽引力定義如下

(25)

式中：b為輪胎接地面的寬度;r為車輪半徑;frr為輪胎滾阻系數(shù).

合牽引力Fx由Fτx和Rx的之和表征：

Fx=Fτx+Rx.

(26)

2.3 輪-雪接觸有限元模型[9-11]

輪-雪交互作用狀態(tài)受很多因素的影響，比如驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的縱向滑移、轉(zhuǎn)向時(shí)的側(cè)向滑移、制動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)的組合滑移、輪胎的法向載荷、界面摩擦系數(shù)等.文章[12]對有限元仿真中的雪壤材料使用改進(jìn)的Drucker-Prager模型-Modifified Drucker-Prager Cap(MDPC)，對不同的垂向載荷、全域縱向、側(cè)向滑移工況下的輪-雪交互作用進(jìn)行了有限元仿真，對運(yùn)動(dòng)過程中的界面力、下陷量、車輪狀態(tài)、接觸應(yīng)力、接觸剪應(yīng)力以及雪密度等狀態(tài)量進(jìn)行了分析.

根據(jù)輪-雪交互作用力和車輪的滑移狀態(tài)，確定的車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如圖8所示.

圖8 輪胎狀態(tài)

圖中，水平軸是縱向滑移ix；垂直軸是拉桿拉力(H)或扭矩(T)；TF是牽引力；W(Fz)是施加在輪胎上的垂向力;G是接觸力的合力.

當(dāng)車輪上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T為零時(shí)，車輪此時(shí)的狀態(tài)稱為牽引狀態(tài)，牽引力與運(yùn)動(dòng)阻力大小相等，方向相反；當(dāng)拉桿拉力為零，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于零時(shí)，車輪此時(shí)的狀態(tài)稱為自推進(jìn)狀態(tài)；縱向滑移率小于牽引輪狀態(tài)時(shí)，車輪處于制動(dòng)狀態(tài)；縱向滑移率介于牽引輪和自推進(jìn)輪的車輪狀態(tài)稱為從動(dòng)輪狀態(tài)；縱向滑移率大于自推進(jìn)狀態(tài)時(shí)的車輪狀態(tài)稱為主動(dòng)輪狀態(tài).

對于輪-雪交互作用下的界面力而言，驅(qū)動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)阻力以及合牽引力與縱向滑移率的關(guān)系如圖9所示.

圖9 界面力與縱向滑移率的關(guān)系

車輪處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)雪壤的下陷量要大于車輪處于其他狀態(tài)時(shí)的下陷量.不同垂向載荷下的下陷量隨縱向滑移率的關(guān)系如圖10所示；同一垂向載荷不同側(cè)偏角下的下陷量與縱向滑移率之間的關(guān)系如圖11所示.

圖10 雪的下陷量與滑移率的關(guān)系

圖11 不同側(cè)偏角下下陷量與縱向滑移率間的關(guān)系

對于接觸剪應(yīng)力而言，輪-雪交互作用下的雪壤表面存在4個(gè)明顯的區(qū)域，如圖12所示.在車輪處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，區(qū)域1為正應(yīng)力：由于輪胎向前運(yùn)動(dòng)，輪胎外表面與雪地接觸而產(chǎn)生的正應(yīng)力；區(qū)域2為負(fù)應(yīng)力：由于輪胎向前運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致輪胎前部與雪接觸而產(chǎn)生的負(fù)應(yīng)力；區(qū)域3為負(fù)應(yīng)力：輪胎旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了正的滑動(dòng)位移，輪胎底部與雪接觸產(chǎn)生的負(fù)應(yīng)力；區(qū)域4為正應(yīng)力：輪胎旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了負(fù)的滑動(dòng)位移，輪胎底部和積雪接觸產(chǎn)生的正應(yīng)力.

圖12 不同行駛狀態(tài)下的雪壤的剪應(yīng)力分布

對于制動(dòng)輪而言，剪應(yīng)力沿著縱向界面從負(fù)變?yōu)檎?，最大剪?yīng)力發(fā)生在車輪前后緣；對于從動(dòng)輪而言，只存在區(qū)域1-3；對于驅(qū)動(dòng)輪而言，只存在區(qū)域4.

對于輪-雪交互作用下的雪密度分布，文獻(xiàn)[13]將試驗(yàn)結(jié)果和有限元法仿真結(jié)果進(jìn)行了比較.雪密度分布的試驗(yàn)值和仿真結(jié)果趨勢一致，最大誤差發(fā)生在胎肩處，仿真值大于實(shí)驗(yàn)值，誤差為25%；在輪胎正下方，仿真值小于實(shí)驗(yàn)值，誤差為10%.見圖13.

圖13 雪密度分布的試驗(yàn)和仿真結(jié)果比較

總結(jié)以上輪-雪交互模型，經(jīng)驗(yàn)公式可以擬合雪的下陷量、壓力和密度之間的關(guān)系，并由此計(jì)算輪胎、履帶在雪面行駛時(shí)的阻力和牽引力，但由于雪的流變特性，不同時(shí)間、環(huán)境下的雪材料參數(shù)依然會(huì)有較大的變化；解析模型應(yīng)用雪的材料屬性模型，在輪-雪交互的變形作用下，通過對雪面的受力分析，可以得到輪胎的牽引力、行駛阻力解析值，但只能提取單一的性能參數(shù)；有限元模型可以結(jié)合輪胎行駛狀態(tài)，研究不同縱向滑移、側(cè)向滑移等情況下的應(yīng)力分布，可以得到輪-雪交互作用下，車輛不同行駛工況下的車輪以及雪壤狀態(tài)信息.

3 總結(jié)與展望

文中針對高緯度極寒地區(qū)的輪-雪交互作用，歸納了雪的力學(xué)特性，輪-雪交互作用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停馕瞿Ｐ秃陀邢拊Ｐ偷膬?yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用和改進(jìn)方向.

未來對于輪-雪交互作用的研究需要結(jié)合極地雪壤硬度、厚度、密度、平均接地比壓等物理特性,綜合考慮內(nèi)摩擦角和粘結(jié)力效應(yīng)，建立極地車輛行走機(jī)構(gòu)與雪面交互的數(shù)值計(jì)算模型，采用離散元法等方法模擬可變性積雪與行走機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)交互作用下的雪顆粒行為，分析不同車速和典型極地雪壤環(huán)境下，基于輪-雪交互作用的行走機(jī)構(gòu)構(gòu)型的優(yōu)化，綜合提升極地車輛行走機(jī)構(gòu)推進(jìn)效率.