摘要
准确预测轮胎与土壤之间的牵引力对于农业机械及越野车辆的设计而言至关重要，然而在受控滑动条件下对各种高级离散化方法的对比研究仍然较为有限。本研究在LS-DYNA软件中比较了MM-ALE方法与混合FE-SPH（H-SPH）方法在沙质壤土（含水量为0.4%）上对SRTT（225/60R16）轮胎的牵引力预测效果，测试了5%至40%的不同滑动比情况。研究中采用了基于CT扫描的轮胎模型，并以Yeoh粘弹性橡胶材料（Material_2）作为建模材料，其预测结果通过实验数据验证后，各项指标的CORA得分分别为：径向变形0.989、受力半径0.999、轮胎接触面积0.947以及接触压力0.985，这些成绩均优于Mooney–Rivlin模型（Material_1；CORA得分仅为0.618）。研究还通过拉丁超立方抽样法将土壤含水量（0.4%、8%、14%）作为设计变量纳入分析。两种方法均显示出牵引力随滑动比增加而单调上升的趋势，低滑动比时的方法差异在29%到36%之间，而在40%滑动比时差异缩小至7.8%。通过27次的全因子实验设计的I阶段分析发现，正常载荷是影响牵引力的最主要因素，占比达90.1%，其次是速度，占比8.6%，充气压力则占比1.3%。而通过基于LHS的实验设计II阶段分析发现，土壤含水量是通过非单调凝聚力机制影响牵引力系数的关键因素，当土壤含水量为8%时该系数达到峰值。与MM-ALE方法相比，H-SPH方法可减少38%的运算时间。该经过验证的预测框架可为不同条件下的牵引力预测提供可重复使用的解决方案。
