最新車輛與地面的關(guān)系

1、車輛與地面的關(guān)系概述概述 車輛為什么會(huì)行駛？車輛為什么會(huì)行駛？ 因?yàn)橛袆?dòng)力（發(fā)動(dòng)機(jī)）因?yàn)橛袆?dòng)力（發(fā)動(dòng)機(jī)） 加大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，是否車輛就一定跑得快？加大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，是否車輛就一定跑得快？或把車輛吊起來，車有沒有行駛能力？或把車輛吊起來，車有沒有行駛能力？ 車輛必須與地面發(fā)生作用才能行駛。如何發(fā)生車輛必須與地面發(fā)生作用才能行駛。如何發(fā)生關(guān)系？必須通過車輛的行駛系與地面產(chǎn)生相互作關(guān)系？必須通過車輛的行駛系與地面產(chǎn)生相互作用力。用力。 車輛是什么？車輛是什么？ 在地面上具有自行能力的機(jī)器。包括：汽車、在地面上具有自行能力的機(jī)器。包括：汽車、拖拉機(jī)、火車、工程施工機(jī)械、軍用武器和機(jī)拖拉機(jī)、火車、工程施

2、工機(jī)械、軍用武器和機(jī)械等。械等。 車輛的組成：車輛的組成： 動(dòng)力（內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力（內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)、）、底盤（傳動(dòng)）、底盤（傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系）、工作（武器）系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系）、工作（武器）裝置、控制系統(tǒng)。裝置、控制系統(tǒng)。 自行式工程作業(yè)機(jī)械也是特殊的車輛。自行式工程作業(yè)機(jī)械也是特殊的車輛。 車輛典型的行駛系：車輛典型的行駛系： 輪胎式、履帶式和軌輪式。輪胎式、履帶式和軌輪式。 地面：分硬地面和軟地面。地面：分硬地面和軟地面。 硬地面：鋪裝路面（水泥路面、瀝青路面和石方硬地面：鋪裝路面（水泥路面、瀝青路面和石方路面）和硬土的非鋪裝路面。路面）和硬土的非鋪裝路面。 軟地

3、面：非鋪裝的松軟路面（越野路面、農(nóng)田、軟地面：非鋪裝的松軟路面（越野路面、農(nóng)田、含水量較大的地面等）。含水量較大的地面等）。 研究車輛與地面的關(guān)系：解決地面不被壓潰，能研究車輛與地面的關(guān)系：解決地面不被壓潰，能承載車輛、減小行駛阻力很快通過的問題（軟地承載車輛、減小行駛阻力很快通過的問題（軟地面的矛盾較突出）。面的矛盾較突出）。 目的：指導(dǎo)車輛的設(shè)計(jì)。目的：指導(dǎo)車輛的設(shè)計(jì)。 早先人們認(rèn)為，只要加大輪胎或履帶的早先人們認(rèn)為，只要加大輪胎或履帶的接地面積接地面積（如增加輪胎數(shù)、降低輪胎氣壓或加大輪胎或履（如增加輪胎數(shù)、降低輪胎氣壓或加大輪胎或履帶的尺寸），減輕對(duì)地面的單位壓力，同時(shí)安裝帶的尺寸），

4、減輕對(duì)地面的單位壓力，同時(shí)安裝大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，車輛就能有良好的通過松軟地面大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，車輛就能有良好的通過松軟地面的能力。根據(jù)這一概念曾設(shè)計(jì)出的能力。根據(jù)這一概念曾設(shè)計(jì)出3軸軸10輪驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)（雙后軸，每軸端各裝雙輪胎）的軍用越野貨車。（雙后軸，每軸端各裝雙輪胎）的軍用越野貨車。但通過在第二次世界大戰(zhàn)中使用，結(jié)果表明：在但通過在第二次世界大戰(zhàn)中使用，結(jié)果表明：在同樣的軸荷下，雙輪胎的行駛阻力增大，行駛效同樣的軸荷下，雙輪胎的行駛阻力增大，行駛效果并不佳。果并不佳。 這就引起人們開始系統(tǒng)地研究輪胎、履帶等在各這就引起人們開始系統(tǒng)地研究輪胎、履帶等在各種地面上的驅(qū)動(dòng)力、阻力、下陷、滑轉(zhuǎn)及滑移等種地

5、面上的驅(qū)動(dòng)力、阻力、下陷、滑轉(zhuǎn)及滑移等的變化規(guī)律和相互關(guān)系，即車輛土壤系統(tǒng)的相的變化規(guī)律和相互關(guān)系，即車輛土壤系統(tǒng)的相互關(guān)系，以解決車輛的通過性問題，來指導(dǎo)車輛互關(guān)系，以解決車輛的通過性問題，來指導(dǎo)車輛的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)。 車輛土壤系統(tǒng)車輛土壤系統(tǒng)所涉及的是深度在幾十厘米以內(nèi)的地面土所涉及的是深度在幾十厘米以內(nèi)的地面土壤，車輛又是在廣闊的地面上、在不同的季節(jié)以較高的速度、壤，車輛又是在廣闊的地面上、在不同的季節(jié)以較高的速度、對(duì)小范圍飽和或非飽和的各種土壤施加復(fù)雜的載荷，使土壤對(duì)小范圍飽和或非飽和的各種土壤施加復(fù)雜的載荷，使土壤在在短時(shí)間內(nèi)短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生產(chǎn)生較大的變形較大的變形。這與經(jīng)典土力學(xué)所處理的建

6、筑。這與經(jīng)典土力學(xué)所處理的建筑物地基與土壤的相互作用有較大的差異。物地基與土壤的相互作用有較大的差異。 建筑物地基是長(zhǎng)年在固定地點(diǎn)、以相當(dāng)大的靜載荷或地震建筑物地基是長(zhǎng)年在固定地點(diǎn)、以相當(dāng)大的靜載荷或地震波、作用于較大范圍、深達(dá)幾十米的土壤，使土壤產(chǎn)生波、作用于較大范圍、深達(dá)幾十米的土壤，使土壤產(chǎn)生緩慢緩慢而而相對(duì)微小相對(duì)微小的變化。因而不能完全采用經(jīng)典土力學(xué)和土動(dòng)力的變化。因而不能完全采用經(jīng)典土力學(xué)和土動(dòng)力學(xué)的某些相類似的假定、理論、公式和方法。學(xué)的某些相類似的假定、理論、公式和方法。 對(duì)于土壤物質(zhì)的多樣性和性質(zhì)的多變性，車輛作用力的復(fù)對(duì)于土壤物質(zhì)的多樣性和性質(zhì)的多變性，車輛作用力的復(fù)雜性，

7、土壤反應(yīng)因應(yīng)力路徑、載荷歷史而不同的特性，車輛雜性，土壤反應(yīng)因應(yīng)力路徑、載荷歷史而不同的特性，車輛土壤系統(tǒng)力學(xué)逐步形成一門獨(dú)特的新學(xué)科，它的形成和發(fā)土壤系統(tǒng)力學(xué)逐步形成一門獨(dú)特的新學(xué)科，它的形成和發(fā)展與機(jī)器力學(xué)、土力學(xué)、土動(dòng)力學(xué)、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、流變學(xué)、展與機(jī)器力學(xué)、土力學(xué)、土動(dòng)力學(xué)、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、流變學(xué)、系統(tǒng)力學(xué)、隨機(jī)過程和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，以及新的分析方法和計(jì)算系統(tǒng)力學(xué)、隨機(jī)過程和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，以及新的分析方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有者密切聯(lián)系。機(jī)技術(shù)的發(fā)展有者密切聯(lián)系。一、地面土壤性質(zhì)淺識(shí)一、地面土壤性質(zhì)淺識(shí) 土是指覆蓋在地表的沒有膠結(jié)或弱膠結(jié)的松散顆粒的堆土是指覆蓋在地表的沒有膠結(jié)或弱膠結(jié)的松散顆粒的堆

8、積物，是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。積物，是巖石風(fēng)化的產(chǎn)物。巖石風(fēng)化分為巖石風(fēng)化分為物理風(fēng)化物理風(fēng)化和和化學(xué)風(fēng)化學(xué)風(fēng)化化。 物理風(fēng)化物理風(fēng)化：巖石經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，或受波浪巖石經(jīng)受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，或受波浪的沖擊、地震等引起各種力的作用，溫度的變化、凍脹等因的沖擊、地震等引起各種力的作用，溫度的變化、凍脹等因素使整體巖石產(chǎn)生裂隙、崩解碎裂成巖塊、巖屑的過程。其素使整體巖石產(chǎn)生裂隙、崩解碎裂成巖塊、巖屑的過程。其特征特征是：量變過程，形成的土顆粒較粗。是：量變過程，形成的土顆粒較粗。 化學(xué)風(fēng)化：化學(xué)風(fēng)化：巖體（或巖塊、巖屑）與氧氣、二氧化碳等巖體（或巖塊、巖屑）與氧氣、二氧化碳等各種氣體、水和各

9、種水溶液等物質(zhì)相接觸，經(jīng)氧化、碳化和各種氣體、水和各種水溶液等物質(zhì)相接觸，經(jīng)氧化、碳化和水化作用，使巖石或巖屑逐漸產(chǎn)生化學(xué)變化，分解為極細(xì)顆水化作用，使巖石或巖屑逐漸產(chǎn)生化學(xué)變化，分解為極細(xì)顆粒的過程。其粒的過程。其特征特征是：質(zhì)變過程，形成的土顆粒很細(xì)。是：質(zhì)變過程，形成的土顆粒很細(xì)。 對(duì)一般的土而言，是物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化雙重作用的產(chǎn)對(duì)一般的土而言，是物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化雙重作用的產(chǎn)物。物。土的形成土的形成土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運(yùn)、沉積搬運(yùn)、沉積形成過程形成過程形成條件形成條件物理力學(xué)物理力學(xué)性質(zhì)性質(zhì) 風(fēng)化風(fēng)化土土

10、地球影響影響巖石巖石地球土從其堆積或沉積的條件來看可分為：土從其堆積或沉積的條件來看可分為：沼澤土冰磧土風(fēng)積土河流沖積土運(yùn)積土殘積土土殘積土殘積土：巖石風(fēng)化后仍留在原地的堆積物。：巖石風(fēng)化后仍留在原地的堆積物。特點(diǎn)：濕熱地帶，粘土，深厚，松軟，易變；特點(diǎn)：濕熱地帶，粘土，深厚，松軟，易變； 寒冷地帶，巖塊或砂，物理風(fēng)化，穩(wěn)定。寒冷地帶，巖塊或砂，物理風(fēng)化，穩(wěn)定。)(沼澤土有機(jī)土冰磧土風(fēng)積土沖積土運(yùn)積土殘積土無機(jī)土土 運(yùn)運(yùn)積土積土：巖石風(fēng)化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類：巖石風(fēng)化后經(jīng)流水、風(fēng)和冰川以及人類活動(dòng)等搬運(yùn)離開生成地點(diǎn)后再沉積下來的堆積物?；顒?dòng)等搬運(yùn)離開生成地點(diǎn)后再沉積下來的堆積物。又分為沖

11、積土、風(fēng)積土、冰磧土和沼澤土等。又分為沖積土、風(fēng)積土、冰磧土和沼澤土等。 沖積土沖積土：由水流沖積而成；顆粒分選、渾圓光滑：由水流沖積而成；顆粒分選、渾圓光滑。 風(fēng)積土風(fēng)積土：由風(fēng)力帶動(dòng)土粒經(jīng)過一段搬運(yùn)距離后沉：由風(fēng)力帶動(dòng)土粒經(jīng)過一段搬運(yùn)距離后沉積下來的堆積物，沒有層理的細(xì)砂或粉粒，如黃土積下來的堆積物，沒有層理的細(xì)砂或粉粒，如黃土。 冰磧土冰磧土：由冰川剝落、搬運(yùn)形成的堆積物，不成：由冰川剝落、搬運(yùn)形成的堆積物，不成層、從漂石到粘粒。層、從漂石到粘粒。 沼澤土沼澤土：在沼澤地的沉積物，含有機(jī)質(zhì)、壓縮性：在沼澤地的沉積物，含有機(jī)質(zhì)、壓縮性高、強(qiáng)度低。高、強(qiáng)度低。氣相固相液相+構(gòu)成土骨架，起決定

12、作用構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響重要影響土體土體次要作用次要作用土的組成土的組成 土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土土是固體顆粒、水和空氣的混合物，常稱土為為三相系三相系。 固相固相：土的顆粒、粒間膠結(jié)物；：土的顆粒、粒間膠結(jié)物； 液相液相：土體孔隙中的水；：土體孔隙中的水； 氣相氣相：孔隙中的空氣。：孔隙中的空氣。 當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿時(shí)，這種土稱為當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿時(shí)，這種土稱為飽和土飽和土； 當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時(shí)，就成為當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時(shí)，就成為干土干土； 一般在地下水位以上、地面以下一定深度內(nèi)的一般在地下水位以上、地面以下一定深度內(nèi)的土的孔隙中兼含空氣和水

13、，此時(shí)的土體屬三相系，土的孔隙中兼含空氣和水，此時(shí)的土體屬三相系，稱為稱為濕土濕土。 根據(jù)土的粘性分：根據(jù)土的粘性分： 粘性土粘性土：顆粒很細(xì)；：顆粒很細(xì)； 無粘性土無粘性土：顆粒較粗，甚至很大。如砂、碎：顆粒較粗，甚至很大。如砂、碎石、甚至堆石（直徑幾十石、甚至堆石（直徑幾十cm甚至甚至1m）土的組成土的組成粘粘土土 不同類型的土不同類型的土一、土的固相一、土的固相 土的固相物質(zhì)包括無機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)成土骨土的固相物質(zhì)包括無機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，是構(gòu)成土骨架最基本的物質(zhì)，稱為土粒。土粒是從其礦物的成分、顆架最基本的物質(zhì)，稱為土粒。土粒是從其礦物的成分、顆粒大小和形狀來描述。粒大小和形狀

14、來描述。 粒組粒組：把工程性質(zhì)相近的土粒合并為一組。某粒組的土：把工程性質(zhì)相近的土粒合并為一組。某粒組的土粒含量定義為該粒組的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比。粒含量定義為該粒組的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比。 土的級(jí)配土的級(jí)配：土中各種大小的粒組中土粒的相對(duì)含量土中各種大小的粒組中土粒的相對(duì)含量。 通過通過土的顆粒大小分析試驗(yàn)土的顆粒大小分析試驗(yàn)測(cè)定土中各粒組顆粒質(zhì)量占測(cè)定土中各粒組顆粒質(zhì)量占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，叫做該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，叫做確定粒徑分布范圍。確定粒徑分布范圍。 土的級(jí)配的好壞可由土中的土的級(jí)配的好壞可由土中的土粒均勻程度土粒均勻程度和和粒徑分布曲粒徑分布曲線的形狀線的形狀來決定。來決定。

15、土的組成土的組成土顆粒大小粒組：按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類按粗細(xì)進(jìn)行分組，將粒徑接近的歸成一類界限粒徑：d(mm)d(mm)礫石礫石砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒粘粒膠粒膠粒6020.050.0050.0020.250.5520粗 中 細(xì) 粗 中 細(xì) 極細(xì)0.1粗粒粗粒細(xì)粒細(xì)粒105.02.01.0200g101618242238721009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)p（）（）105.01.050.010.0050.001粒徑粒徑(mm)p%958778665536土的粒徑級(jí)配累積曲線土的粒徑級(jí)配

16、累積曲線粒徑粒徑(mm)(mm)0.050.010.005百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)p(%)p(%)2613.510二、土的液相二、土的液相（一）吸著水（一）吸著水 強(qiáng)吸著水：強(qiáng)吸著水：性質(zhì)接近于固體，冰點(diǎn)很低，沸性質(zhì)接近于固體，冰點(diǎn)很低，沸點(diǎn)較高，且不能傳遞壓力。點(diǎn)較高，且不能傳遞壓力。 弱吸著水：弱吸著水：也稱為薄膜水，不能傳遞壓力，也稱為薄膜水，不能傳遞壓力，也不能在孔隙水中自由流動(dòng)，但它可以因電場(chǎng)引也不能在孔隙水中自由流動(dòng)，但它可以因電場(chǎng)引力的作用從水膜厚的地方向水膜薄的地方轉(zhuǎn)移。力的作用從水膜厚的地方向水膜薄的地方轉(zhuǎn)移。 由于它的存在，使土具有塑性、粘性、影響土的由于它的存在，使土具有塑性、粘性、

17、影響土的壓縮性和強(qiáng)度，并使土的透水性變小。壓縮性和強(qiáng)度，并使土的透水性變小。 （二）自由水（二）自由水 離開土顆粒表面較遠(yuǎn)，不受土顆粒電分子引力作離開土顆粒表面較遠(yuǎn)，不受土顆粒電分子引力作用，且可自由移動(dòng)的水稱為用，且可自由移動(dòng)的水稱為自由水自由水。 分為分為毛細(xì)管水毛細(xì)管水和和重力水。重力水。 1.毛細(xì)管水毛細(xì)管水 土中存在許多大小不同的土中存在許多大小不同的相互連通的彎曲孔道，由于相互連通的彎曲孔道，由于水分子與土粒分子之間的附水分子與土粒分子之間的附著力和水氣界面上的表面張著力和水氣界面上的表面張力，引起迫使相鄰?fù)亮Ｏ嗷チΓ鹌仁瓜噜復(fù)亮Ｏ嗷シe緊的壓力，這個(gè)壓力稱為積緊的壓力，這個(gè)壓力

18、稱為毛管水壓力毛管水壓力。2.2.重力水重力水 在重力或水位差作用下能在土中流動(dòng)的自由水在重力或水位差作用下能在土中流動(dòng)的自由水稱為稱為重力水重力水。 具有溶解能力，能傳遞靜水和動(dòng)水壓力，對(duì)土具有溶解能力，能傳遞靜水和動(dòng)水壓力，對(duì)土顆粒有浮力作用。顆粒有浮力作用。 當(dāng)它在土孔隙中流動(dòng)時(shí)，對(duì)所流經(jīng)的土體施加當(dāng)它在土孔隙中流動(dòng)時(shí)，對(duì)所流經(jīng)的土體施加滲流力（亦稱動(dòng)水壓力、滲透力），計(jì)算中應(yīng)考滲流力（亦稱動(dòng)水壓力、滲透力），計(jì)算中應(yīng)考慮其影響。慮其影響。三、土的氣相三、土的氣相 存在于土中的氣體分為兩種基本類型：一種是存在于土中的氣體分為兩種基本類型：一種是與大氣連通的氣體與大氣連通的氣體；另一種是；

19、另一種是與大氣不連通與大氣不連通的的以以氣泡形式存在氣泡形式存在的的封閉氣體封閉氣體。單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)蜂窩狀結(jié)構(gòu)蜂窩狀結(jié)構(gòu)絮狀結(jié)構(gòu)：絮狀結(jié)構(gòu)： 絮狀結(jié)構(gòu)的特征是土粒之間以角、邊與面的絮狀結(jié)構(gòu)的特征是土粒之間以角、邊與面的接觸或邊與邊的搭接形式為主。這種結(jié)構(gòu)的土粒接觸或邊與邊的搭接形式為主。這種結(jié)構(gòu)的土粒呈任意排列，具有較大的孔隙，其強(qiáng)度低，壓縮呈任意排列，具有較大的孔隙，其強(qiáng)度低，壓縮性高，對(duì)擾動(dòng)比較敏感。性高，對(duì)擾動(dòng)比較敏感。土的絮狀結(jié)構(gòu)土的絮狀結(jié)構(gòu) 土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo) 用土的物理性質(zhì)指標(biāo)反映不同土的特征。用土的物理性質(zhì)指標(biāo)反映不同土的特征。 常用的土的物理指標(biāo)

20、共有九個(gè)，（如含水率、常用的土的物理指標(biāo)共有九個(gè)，（如含水率、密度、土粒比重、孔隙比、孔隙率、飽和度等）密度、土粒比重、孔隙比、孔隙率、飽和度等），通過試驗(yàn)測(cè)定和指標(biāo)換算得到。通過試驗(yàn)測(cè)定和指標(biāo)換算得到。 土的三相圖土的三相圖粘性土的稠度粘性土的稠度 1、粘性土的稠度狀態(tài)、粘性土的稠度狀態(tài) 稠度：稠度：指粘性土的干濕程指粘性土的干濕程度或在某一含水率下抵抗外度或在某一含水率下抵抗外力作用而變形或破壞的能力力作用而變形或破壞的能力，是粘性土最主要的物理狀，是粘性土最主要的物理狀態(tài)指標(biāo)。態(tài)指標(biāo)。 有有流動(dòng)、軟、可塑、硬流動(dòng)、軟、可塑、硬等等四種描述狀態(tài)。四種描述狀態(tài)。 可塑性可塑性：土在外力作用下

21、土在外力作用下可改變形狀，但不顯著改變可改變形狀，但不顯著改變其體積，也不開裂，外力卸其體積，也不開裂，外力卸除后仍能保持已有的形狀。除后仍能保持已有的形狀。 黏性土的狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程黏性土的狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程2.界限含水率界限含水率 粘性土從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含粘性土從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)，可用某一界限含水率來區(qū)分，這種界限含水率稱為水率來區(qū)分，這種界限含水率稱為稠度界限稠度界限（通過試驗(yàn)得通過試驗(yàn)得到）。到）。液限液限（wl）從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；塑限塑限（ wp ）

22、從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；縮限縮限（ ws ）從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率，亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不變時(shí)的含率，亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不變時(shí)的含水率水率。流動(dòng)流動(dòng) 變軟變軟 較硬較硬 粘性土粘性土 塑性指數(shù)塑性指數(shù)：液限：液限wl和塑限和塑限wp之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）。用分號(hào)）。用ip表示，即：表示，即： 用來進(jìn)行粘性土的分類。塑性指數(shù)越用來進(jìn)行粘性土的分類。塑性指數(shù)越高高，土的粘粒含

23、量，土的粘粒含量越越高高。 plpwwi國(guó)家國(guó)家建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范gb50007-2002塑性指數(shù)塑性指數(shù)ipip土的名稱土的名稱ip17ip17粘土粘土10ip1710ip17粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土液性指數(shù)：液性指數(shù)：定義為：定義為： 式中：式中： w土的天然含水率。土的天然含水率。 液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的液性指數(shù)表征了土的天然含水率與界限含水率之間的相對(duì)關(guān)系，表達(dá)了天然土所處的狀態(tài)。工程上用來相對(duì)關(guān)系，表達(dá)了天然土所處的狀態(tài)。工程上用來判別粘判別粘性土的狀態(tài)。性土的狀態(tài)。ppplpliwwwwwwiil1堅(jiān)硬狀態(tài)堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)流流 態(tài)態(tài)0.

24、00 0.25 硬塑硬塑0.25 - 0.75 可塑可塑0.75 1.00 軟塑軟塑 土的工程分類土的工程分類 粗粒土按粗粒土按顆粒組成顆粒組成進(jìn)行分類；粘性土按進(jìn)行分類；粘性土按塑性指數(shù)塑性指數(shù)分類。分類。 由土的分類體系：由土的分類體系： 試樣中含粒徑大于試樣中含粒徑大于60mm的巨粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的的巨粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的50的土稱為的土稱為巨粒土巨粒土；試樣中巨粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的；試樣中巨粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的1550的土稱為的土稱為巨粒混合土巨?；旌贤痢?試樣中巨粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量的試樣中巨粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量的15的土，可扣除巨粒的土，可扣除巨粒，按粗粒土或細(xì)粒土的相應(yīng)規(guī)定分類定名。，

25、按粗粒土或細(xì)粒土的相應(yīng)規(guī)定分類定名。 試樣中粒徑大于試樣中粒徑大于0.075mm的粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50的土稱為的土稱為粗粒土粗粒土。 粗粒土又分為粗粒土又分為礫類土礫類土和和砂類土砂類土兩類。兩類。 試樣中粒徑大于試樣中粒徑大于2mm的礫粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的的礫粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量的50的的土稱為土稱為礫類土礫類土；試樣中粒徑大于；試樣中粒徑大于2mm的礫粒組質(zhì)量少于或等的礫粒組質(zhì)量少于或等于總質(zhì)量于總質(zhì)量50的土稱為的土稱為砂類土砂類土。細(xì)粒土的分類細(xì)粒土的分類 試樣中粒徑小于試樣中粒徑小于0.075mm的細(xì)粒組質(zhì)量多于或等于總的細(xì)粒組質(zhì)量多于或等于總質(zhì)量的質(zhì)量的50

26、的土稱為的土稱為細(xì)粒土細(xì)粒土。細(xì)粒土應(yīng)按下列規(guī)定劃分。細(xì)粒土應(yīng)按下列規(guī)定劃分： 1、試樣中粗粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量的、試樣中粗粒組質(zhì)量少于總質(zhì)量的25的土稱為的土稱為細(xì)粒細(xì)粒土土； 2、試樣中粗粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的、試樣中粗粒組質(zhì)量為總質(zhì)量的2550的土稱的土稱含粗粒的細(xì)粒土含粗粒的細(xì)粒土； 3、試樣中含部分有機(jī)質(zhì)的土稱、試樣中含部分有機(jī)質(zhì)的土稱有機(jī)質(zhì)土有機(jī)質(zhì)土。 細(xì)粒土可按塑性圖進(jìn)一步細(xì)分細(xì)粒土可按塑性圖進(jìn)一步細(xì)分。土的工程分類土的工程分類用于分析細(xì)粒土的塑性圖用于分析細(xì)粒土的塑性圖二、二、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中的地基土分類中的地基土分類 該規(guī)范按土粒大小、粒組的土粒含量或土的

27、塑性指數(shù)把該規(guī)范按土粒大小、粒組的土粒含量或土的塑性指數(shù)把地基土分為地基土分為碎石土、砂土、粉土和粘性土碎石土、砂土、粉土和粘性土四大類，然后再進(jìn)四大類，然后再進(jìn)一步細(xì)分。一步細(xì)分。（一）碎石土的分類（一）碎石土的分類 若土中粒徑大于若土中粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重的的顆粒含量超過全重的50，則該，則該土屬于土屬于碎石土碎石土。（二）砂土的分類（二）砂土的分類 若土中粒徑大于若土中粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重的的顆粒含量不超過全重的50、粒、粒徑大于徑大于0.075mm的顆粒超過全重的顆粒超過全重50，則該土屬于，則該土屬于砂土砂土。 砂土又有礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂之分。砂土

28、又有礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂之分。土的工程分類土的工程分類3、粉土、粉土 若土的塑性指數(shù)小于或等于若土的塑性指數(shù)小于或等于10，粒徑大于，粒徑大于0.075mm的的顆粒含量超過總量的顆粒含量超過總量的50，則該土屬于，則該土屬于粉土粉土。4、粘性土的分類、粘性土的分類 若土的塑性指數(shù)大于若土的塑性指數(shù)大于10，粒徑大于，粒徑大于0.075mm的顆粒含的顆粒含量不超過總量的量不超過總量的50，則該土屬于，則該土屬于粘性土粘性土。 在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)形成，其在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)形成，其天然含水率大于液限、天然孔隙比大于或等于天然含水率大于液限、天然孔隙

29、比大于或等于1.5的粘性土的粘性土稱為稱為淤泥淤泥。 天然孔隙比小于天然孔隙比小于1.5，但大于或等于，但大于或等于1.0的粘性土稱為的粘性土稱為淤淤泥質(zhì)土泥質(zhì)土。 粘土：粘土：ip17 粉質(zhì)粘土：粉質(zhì)粘土：10ip17土的工程分類土的工程分類土力學(xué)中應(yīng)力符號(hào)的規(guī)定土力學(xué)中應(yīng)力符號(hào)的規(guī)定 x xz zx x z xz zx 材料力學(xué)材料力學(xué)+-+-土力學(xué)土力學(xué)正應(yīng)力正應(yīng)力剪應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正拉為正壓為負(fù)壓為負(fù)順時(shí)針為正順時(shí)針為正逆時(shí)針為負(fù)逆時(shí)針為負(fù)壓為正壓為正拉為負(fù)拉為負(fù)逆時(shí)針為正逆時(shí)針為正順時(shí)針為負(fù)順時(shí)針為負(fù)z 均勻一致各向同性體均勻一致各向同性體（土層性質(zhì)變化不大時(shí)）（土層性質(zhì)變化不大時(shí)）線

30、彈性體線彈性體（應(yīng)力較小時(shí)）（應(yīng)力較小時(shí)）連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)（宏觀平均）（宏觀平均）碎散體碎散體非線性非線性彈塑性彈塑性成層土成層土各向異性各向異性p pe e線彈性體線彈性體加載加載卸載卸載土中應(yīng)力的研究假定土中應(yīng)力的研究假定 實(shí)際實(shí)際假定假定土的非線性彈塑性應(yīng)力應(yīng)變曲線土的非線性彈塑性應(yīng)力應(yīng)變曲線 通過土壤力學(xué)理論，得到與車輛行駛有關(guān)的土壤物理通過土壤力學(xué)理論，得到與車輛行駛有關(guān)的土壤物理特性描述指標(biāo)，土的力學(xué)特性：即特性描述指標(biāo)，土的力學(xué)特性：即土的承壓特性土的承壓特性和和土的剪土的剪切特性。切特性。 德國(guó)德國(guó)r.r.伯恩斯坦用公式伯恩斯坦用公式q qkzkz 1/2 1/2表示下陷量表示

31、下陷量z z與單位與單位接地面積壓力接地面積壓力q q的關(guān)系（的關(guān)系（k k為土壤變形模量），后來的研究為土壤變形模量），后來的研究者將公式普遍化為者將公式普遍化為q qkznkzn。 英國(guó)的英國(guó)的e.w.e.e.w.e.邁克爾思韋特提出，車輛的最大驅(qū)動(dòng)力邁克爾思韋特提出，車輛的最大驅(qū)動(dòng)力f f，可以從可以從c.a.dec.a.de庫(kù)侖土壤剪切應(yīng)力公式庫(kù)侖土壤剪切應(yīng)力公式c cq qtgtg（c c為為土壤單位面積內(nèi)聚力；土壤單位面積內(nèi)聚力；為土壤內(nèi)摩擦角）推導(dǎo)而得，即為土壤內(nèi)摩擦角）推導(dǎo)而得，即f fcaca+ +qaqatgtg（a a為接地面積）。為接地面積）。 在加拿大國(guó)防部工作的在加

32、拿大國(guó)防部工作的m.g.m.g.貝克在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研貝克在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了土壤承載能力的穩(wěn)定性，以及土壤塑性變形所引起的究了土壤承載能力的穩(wěn)定性，以及土壤塑性變形所引起的行駛阻力等問題，并提出更精確而普遍的公式行駛阻力等問題，并提出更精確而普遍的公式 式中式中b為加載面積的寬度或半徑；為加載面積的寬度或半徑；kckc、k k分別為分別為土壤土壤內(nèi)聚內(nèi)聚變形模量和摩擦變形模量；變形模量和摩擦變形模量；k k2、k k1為實(shí)際測(cè)定的系數(shù)；為實(shí)際測(cè)定的系數(shù)；y ymax是是的表達(dá)式右端括號(hào)內(nèi)部分的最大值，當(dāng)此值達(dá)到最大時(shí)的表達(dá)式右端括號(hào)內(nèi)部分的最大值，當(dāng)此值達(dá)到最大時(shí)就是庫(kù)侖公式就是庫(kù)侖公式=

33、 =c+ +q qtgtg，即為產(chǎn)生剪應(yīng)力，即為產(chǎn)生剪應(yīng)力的土壤變形量。的土壤變形量。此式主要用于粘性不大的土壤。后來貝克將行走過程分解為此式主要用于粘性不大的土壤。后來貝克將行走過程分解為加載和剪切過程，分別用承壓儀和剪切儀測(cè)量土壤的加載和剪切過程，分別用承壓儀和剪切儀測(cè)量土壤的kckc、k k、n n、c c、和和k k 6個(gè)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)，這6個(gè)參數(shù)稱為貝氏值。個(gè)參數(shù)稱為貝氏值。 建立的車輛地面力學(xué)理論，主要研究各建立的車輛地面力學(xué)理論，主要研究各種越野車輛與地面、地形之間的關(guān)系。是種越野車輛與地面、地形之間的關(guān)系。是一門以改進(jìn)車輛設(shè)計(jì)提高其通過性的邊緣一門以改進(jìn)車輛設(shè)計(jì)提高其通過性的邊

34、緣學(xué)科。學(xué)科。 它也是車輛學(xué)科研究者必須具備的知識(shí)它也是車輛學(xué)科研究者必須具備的知識(shí)和掌握的研究方法。和掌握的研究方法。 車輛地面力學(xué)的研究方法：車輛地面力學(xué)的研究方法： 1、建立地面建立地面車輛系統(tǒng)力學(xué)的理論。用土車輛系統(tǒng)力學(xué)的理論。用土壤車輛力學(xué)的基本公式可以計(jì)算出車輛在壤車輛力學(xué)的基本公式可以計(jì)算出車輛在不同的載荷和滑轉(zhuǎn)系數(shù)下的不同的載荷和滑轉(zhuǎn)系數(shù)下的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力、下陷下陷量量和和滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力，并推導(dǎo)出一些重要的新概，并推導(dǎo)出一些重要的新概念。念。 例如，在沙地（內(nèi)聚力例如，在沙地（內(nèi)聚力c c= =0 0）上車輛的最大）上車輛的最大驅(qū)動(dòng)力只與其重量驅(qū)動(dòng)力只與其重量w w(=(=qa

35、qa) )有關(guān)，而與接地有關(guān)，而與接地面積面積a a無關(guān)；在泥漿（摩擦角無關(guān)；在泥漿（摩擦角=0=0）上最大）上最大驅(qū)動(dòng)力只與接地面積驅(qū)動(dòng)力只與接地面積a a有關(guān)，而與重量有關(guān)，而與重量w w無無關(guān)。關(guān)。 又如對(duì)于接地面積又如對(duì)于接地面積a a，如寬度大而長(zhǎng)度小，則容易，如寬度大而長(zhǎng)度小，則容易出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)，行駛效率不高。如窄長(zhǎng)履帶比寬短履出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)，行駛效率不高。如窄長(zhǎng)履帶比寬短履帶的牽引性能好帶的牽引性能好.。 貝克還從動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的能量消耗對(duì)比貝克還從動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的能量消耗對(duì)比推論，認(rèn)為推論，認(rèn)為列車式列車式是越野車輛的合理的車輛形態(tài)。是越野車輛的合理的車輛形態(tài)。 根據(jù)這一理論

36、研制出一些新車型，如在雪地行駛根據(jù)這一理論研制出一些新車型，如在雪地行駛的囊式輪胎列車，在沼澤地行駛的無腹式履帶車的囊式輪胎列車，在沼澤地行駛的無腹式履帶車和間隔式履帶板，螺旋推進(jìn)式汽車，在和間隔式履帶板，螺旋推進(jìn)式汽車，在月球月球上行上行駛的月球車駛的月球車(mo-lab)等。在中國(guó)，等。在中國(guó)， 利用這一利用這一理理論論研制出機(jī)耕船、水田拖拉機(jī)等。研制出機(jī)耕船、水田拖拉機(jī)等。2、試驗(yàn)研究：試驗(yàn)研究： 地面車輛力學(xué)從一開始就是一門理論與試驗(yàn)并地面車輛力學(xué)從一開始就是一門理論與試驗(yàn)并重的學(xué)科。不斷地用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來校核、修正土壤重的學(xué)科。不斷地用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來校核、修正土壤車輛力學(xué)的基本公式。車輛力學(xué)

37、的基本公式。 常用方法：常用方法：模型試驗(yàn)和因次分析法。用模型試模型試驗(yàn)和因次分析法。用模型試驗(yàn)來尋求和驗(yàn)證地面與車輛性能間的相互關(guān)系。驗(yàn)來尋求和驗(yàn)證地面與車輛性能間的相互關(guān)系。把自然物理現(xiàn)象中與車輛行駛過程有關(guān)的因素按把自然物理現(xiàn)象中與車輛行駛過程有關(guān)的因素按一定比例縮小后，放到試驗(yàn)室的土槽中進(jìn)行觀察一定比例縮小后，放到試驗(yàn)室的土槽中進(jìn)行觀察測(cè)量，然后再把結(jié)果按一定比例放大，從而得到測(cè)量，然后再把結(jié)果按一定比例放大，從而得到產(chǎn)生于原型中的物理現(xiàn)象。這種方法可以很好地產(chǎn)生于原型中的物理現(xiàn)象。這種方法可以很好地控制所有參數(shù)和試驗(yàn)條件，對(duì)于一些控制所有參數(shù)和試驗(yàn)條件，對(duì)于一些 簡(jiǎn)單的基本簡(jiǎn)單的基本

38、概念可以很快進(jìn)行推斷，并可消除或減少某些干概念可以很快進(jìn)行推斷，并可消除或減少某些干擾因素。擾因素。 模型試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)是因次分析。這種方法的模型試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)是因次分析。這種方法的主要問題是地面性質(zhì)的模型化問題。主要問題是地面性質(zhì)的模型化問題。 土壤的可行駛性是以額定圓錐指數(shù)來表示的，額定土壤的可行駛性是以額定圓錐指數(shù)來表示的，額定圓錐指數(shù)是圓錐指數(shù)與重塑指數(shù)的乘積。圓錐指數(shù)是圓錐指數(shù)與重塑指數(shù)的乘積。 圓錐指數(shù)：是用標(biāo)準(zhǔn)圓錐儀壓入土壤測(cè)得的圓錐單圓錐指數(shù)：是用標(biāo)準(zhǔn)圓錐儀壓入土壤測(cè)得的圓錐單位底面積上的平均壓力。位底面積上的平均壓力。 重塑指數(shù)：是對(duì)細(xì)粒土壤進(jìn)行重塑試驗(yàn)（將欲測(cè)土重塑指數(shù)：是

39、對(duì)細(xì)粒土壤進(jìn)行重塑試驗(yàn)（將欲測(cè)土壤不經(jīng)擾動(dòng)裝入一小圓筒，以規(guī)定的重錘自規(guī)定的壤不經(jīng)擾動(dòng)裝入一小圓筒，以規(guī)定的重錘自規(guī)定的高度落下，按規(guī)定次數(shù)來回捶擊，稱為重塑）。將高度落下，按規(guī)定次數(shù)來回捶擊，稱為重塑）。將重塑后的圓錐指數(shù)與重塑前的圓錐指數(shù)相比的值。重塑后的圓錐指數(shù)與重塑前的圓錐指數(shù)相比的值。 為了可與土壤比較，又為各種車輛定出車輛圓錐指為了可與土壤比較，又為各種車輛定出車輛圓錐指數(shù)。數(shù)。 車輛圓錐指數(shù)：是車輛在同一車輛圓錐指數(shù)：是車輛在同一車轍車轍中通過中通過50次后次后的土壤的最小額定圓錐指數(shù)。它受車重、的土壤的最小額定圓錐指數(shù)。它受車重、行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)類型、發(fā)動(dòng)機(jī)類型、發(fā)動(dòng)機(jī)功率功率

40、、傳動(dòng)型式及地隙等因素的影響。、傳動(dòng)型式及地隙等因素的影響。 只要土壤的額定圓錐指數(shù)等于或大于車輛圓錐指數(shù)，只要土壤的額定圓錐指數(shù)等于或大于車輛圓錐指數(shù)，車輛就能在這種土壤上行駛。車輛就能在這種土壤上行駛。 圓錐穿入度儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用很普遍，可圓錐穿入度儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用很普遍，可用飛機(jī)投擲，其尾部用飛機(jī)投擲，其尾部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可以按穿入深度可以按穿入深度而使不同顏色的翼片張開，能快速查明大而使不同顏色的翼片張開，能快速查明大面積地面的土壤可行駛性。面積地面的土壤可行駛性。 各國(guó)的地面力學(xué)實(shí)驗(yàn)室都設(shè)置模擬土壤槽、各國(guó)的地面力學(xué)實(shí)驗(yàn)室都設(shè)置模擬土壤槽、測(cè)力車和其他試驗(yàn)設(shè)備，以測(cè)定土壤參數(shù)測(cè)力車和其他試

41、驗(yàn)設(shè)備，以測(cè)定土壤參數(shù)和土壤與車輛行走機(jī)構(gòu)之間的力的關(guān)系。和土壤與車輛行走機(jī)構(gòu)之間的力的關(guān)系。 3、 車輛地面系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬仿真車輛地面系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬仿真 基于虛擬樣機(jī)分析技術(shù)，用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)車輛地面系統(tǒng)進(jìn)行基于虛擬樣機(jī)分析技術(shù)，用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)車輛地面系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的方法。近年來發(fā)模擬分析，是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的方法。近年來發(fā)展很快出現(xiàn)了一些成熟的分析軟件，通過改變各種土壤條件、展很快出現(xiàn)了一些成熟的分析軟件，通過改變各種土壤條件、參數(shù)和車輛的工況，進(jìn)行車輛與地面的各種力學(xué)狀態(tài)的模擬參數(shù)和車輛的工況，進(jìn)行車輛與地面的各種力學(xué)狀態(tài)的模擬仿真分析，研究投入少

42、，分析方法多樣，試驗(yàn)條件的設(shè)置更仿真分析，研究投入少，分析方法多樣，試驗(yàn)條件的設(shè)置更靈活。靈活。 如：多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件如：多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件recurdyn、車輛動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)分析、車輛動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)分析軟件軟件adams、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件matlab/simulink等。等。它們一般都帶有可以分析車輛行走系的工具箱，運(yùn)用方便，它們一般都帶有可以分析車輛行走系的工具箱，運(yùn)用方便，通過引入的土壤彈塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，對(duì)各種車輛地面力學(xué)通過引入的土壤彈塑性力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，對(duì)各種車輛地面力學(xué)模型進(jìn)行了研究，可以分析各種地面模型的參數(shù)對(duì)車輛行駛模型進(jìn)行了研究，可以分析各種地面模型的參數(shù)對(duì)車輛行

43、駛性能的影響，得出各種地面模型所適合的實(shí)際路面，最后建性能的影響，得出各種地面模型所適合的實(shí)際路面，最后建立各種車輛模型。還可以對(duì)各種地面模型進(jìn)行試驗(yàn)仿真分析，立各種車輛模型。還可以對(duì)各種地面模型進(jìn)行試驗(yàn)仿真分析，為進(jìn)行車輛行駛的試驗(yàn)仿真提供路面依據(jù)。為進(jìn)行車輛行駛的試驗(yàn)仿真提供路面依據(jù)。 輪式車輛的牽引力、滾動(dòng)阻力、功率消耗都與輪輪式車輛的牽引力、滾動(dòng)阻力、功率消耗都與輪胎和地面的變形有關(guān)。胎和地面的變形有關(guān)。二、輪式行走系與地面的關(guān)系二、輪式行走系與地面的關(guān)系 影響輪胎與土壤接觸表面形狀的主要因素是影響輪胎與土壤接觸表面形狀的主要因素是土土壤強(qiáng)度壤強(qiáng)度和和輪胎剛度輪胎剛度（主要是胎壓）。下

44、圖表示了（主要是胎壓）。下圖表示了這種影響結(jié)果（從左到右，土壤強(qiáng)度由大變小，這種影響結(jié)果（從左到右，土壤強(qiáng)度由大變小，而胎壓由低變高）。而胎壓由低變高）。 試驗(yàn)結(jié)果表明：根據(jù)輪胎的變形大小，其和軟土試驗(yàn)結(jié)果表明：根據(jù)輪胎的變形大小，其和軟土壤的接觸表面外形也有很大差別。主要有三種情壤的接觸表面外形也有很大差別。主要有三種情況：況： 1、輪胎徑向變形較小是，輪胎和土壤的接觸面、輪胎徑向變形較小是，輪胎和土壤的接觸面為雙凹形。為雙凹形。輪胎相對(duì)徑向變形較小時(shí)接觸表面的形狀輪胎相對(duì)徑向變形較小時(shí)接觸表面的形狀2、當(dāng)輪胎相對(duì)徑向變形值（輪胎徑向變形對(duì)輪胎、當(dāng)輪胎相對(duì)徑向變形值（輪胎徑向變形對(duì)輪胎截面高

45、度之比）大于一定的數(shù)值（截面高度之比）大于一定的數(shù)值（810）時(shí)，由圖可見，中間接觸區(qū)域的形狀近于平面，時(shí)，由圖可見，中間接觸區(qū)域的形狀近于平面，其大小隨著變形的增加而擴(kuò)大。其大小隨著變形的增加而擴(kuò)大。輪胎相對(duì)徑向變形值較大時(shí)接觸表面的形狀輪胎相對(duì)徑向變形值較大時(shí)接觸表面的形狀 3、當(dāng)輪胎變形很大（、當(dāng)輪胎變形很大（20的輪胎截面高度）的輪胎截面高度）時(shí)，外胎向相反方法撓曲，而在中間平面區(qū)域的時(shí)，外胎向相反方法撓曲，而在中間平面區(qū)域的接觸表面變成曲率相反的凸形。接觸表面變成曲率相反的凸形。當(dāng)輪胎變形很大時(shí)接觸表面的形狀當(dāng)輪胎變形很大時(shí)接觸表面的形狀滑轉(zhuǎn)率對(duì)接觸表面形狀影響滑轉(zhuǎn)率對(duì)接觸表面形狀影

46、響 低滑轉(zhuǎn)率時(shí)，彈性輪胎在接地中間部分近似低滑轉(zhuǎn)率時(shí)，彈性輪胎在接地中間部分近似為平面；隨著滑轉(zhuǎn)率為平面；隨著滑轉(zhuǎn)率s的增加，輪胎在接地中間的增加，輪胎在接地中間部位產(chǎn)生向上的撓曲。部位產(chǎn)生向上的撓曲?；D(zhuǎn)率對(duì)輪胎接地形狀的影響圖滑轉(zhuǎn)率對(duì)輪胎接地形狀的影響圖輪胎與地面接觸表面的形狀輪胎與地面接觸表面的形狀 輪胎和地面接觸表面的尺寸較難確定，土壤性輪胎和地面接觸表面的尺寸較難確定，土壤性能和和輪胎結(jié)構(gòu)、胎壓等因素太多。研究者們做能和和輪胎結(jié)構(gòu)、胎壓等因素太多。研究者們做了許多工作。彈性輪胎在軟土壤上的近似接觸面了許多工作。彈性輪胎在軟土壤上的近似接觸面形狀和尺寸如圖。形狀和尺寸如圖。 接觸面形狀

47、近似接觸面形狀近似一個(gè)完整的橢圓，一個(gè)完整的橢圓，與輪胎斷面寬、輪與輪胎斷面寬、輪胎變形、土壤變形胎變形、土壤變形下陷、胎壓等因素下陷、胎壓等因素有關(guān)。有關(guān)?；D(zhuǎn)下陷的發(fā)生機(jī)理滑轉(zhuǎn)下陷的發(fā)生機(jī)理 車輪的滑轉(zhuǎn)下陷是輪胎下土壤顆粒運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。車輪的滑轉(zhuǎn)下陷是輪胎下土壤顆粒運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 輪胎下土壤顆粒的運(yùn)動(dòng)情況輪胎下土壤顆粒的運(yùn)動(dòng)情況 車輪下土壤顆粒的運(yùn)動(dòng)車輪下土壤顆粒的運(yùn)動(dòng) 由試驗(yàn)得出：車輪下壤顆粒的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)區(qū)域組成。由試驗(yàn)得出：車輪下壤顆粒的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)區(qū)域組成。區(qū)域區(qū)域a的土壤顆粒順時(shí)針方向移動(dòng)，使土壤在車輪的土壤顆粒順時(shí)針方向移動(dòng)，使土壤在車輪前凸起；而區(qū)域前凸起；而區(qū)域b的土壤顆粒逆時(shí)針方

48、向移動(dòng)，使的土壤顆粒逆時(shí)針方向移動(dòng)，使土壤受到掘削而產(chǎn)生下陷。土壤受到掘削而產(chǎn)生下陷。 兩個(gè)區(qū)域的大小因土壤特性的不同而異。兩個(gè)區(qū)域的大小因土壤特性的不同而異。 試驗(yàn)表明：一般情況下，驅(qū)動(dòng)輪下的砂土有兩個(gè)流動(dòng)破壞試驗(yàn)表明：一般情況下，驅(qū)動(dòng)輪下的砂土有兩個(gè)流動(dòng)破壞區(qū)，即向前的流動(dòng)區(qū)和向后的流動(dòng)區(qū)，并且流動(dòng)破壞區(qū)的區(qū)，即向前的流動(dòng)區(qū)和向后的流動(dòng)區(qū)，并且流動(dòng)破壞區(qū)的包絡(luò)線可用對(duì)數(shù)螺旋線表示。包絡(luò)線可用對(duì)數(shù)螺旋線表示。 前區(qū)隨下陷的加深而擴(kuò)大，后區(qū)則隨滑轉(zhuǎn)的增加而發(fā)展，前區(qū)隨下陷的加深而擴(kuò)大，后區(qū)則隨滑轉(zhuǎn)的增加而發(fā)展，同時(shí)，破壞形式由局部剪切變?yōu)檎w剪切。同時(shí)，破壞形式由局部剪切變?yōu)檎w剪切。 輪下砂土流動(dòng)破壞的兩個(gè)區(qū)域并不總是同時(shí)存在，當(dāng)滑轉(zhuǎn)輪下砂土流動(dòng)破壞的兩個(gè)區(qū)域并不總是同時(shí)存在，當(dāng)滑轉(zhuǎn)率較小或?yàn)榱銜r(shí)，向后的破壞區(qū)基本上不存在；當(dāng)輪胎變率較小或?yàn)榱銜r(shí)，向后的破壞區(qū)基本上不存在；當(dāng)輪胎變形較大或下陷量較小時(shí)前區(qū)也非常小甚至消失。反之，當(dāng)形較大或下陷量較小時(shí)前區(qū)也非常小甚至消失。反之，當(dāng)輪胎變形很小或