近年来,我国探月工程取得重大进展,“玉兔号”月球车在月球表面成功登陆;另一方面,我国西北广阔沙漠地区蕴藏着丰富的石油资源,亟待研发在沙漠上承载力更大、牵引特性更好的工程车辆;同时,随着我国逐步实施迈向海洋计划并大力发展海军建设,设计开发快速通过浅滩地区遂行抢滩登陆的武器装备也势在必行。月壤、沙漠以及海滩都是典型的沙性路面环境,因此研究沙性路面上轮胎与地面相互作用关系从而探寻提高轮胎牵引性的途径在政冶、军事和经济等方面均具有重要意义。轮胎—地面相互作用问题的研究属于车辆地面力学领域范畴。本文根据车辆地面力学理论并采用离散元方法研究了沙性路面上轮胎的牵引特性。主要的研究工作及创新点如下:1、在分析土壤的物理及力学特性基础上采用土壤的Bekker承压模型和Janosi剪切模型推导得到了刚性轮与地面相互作用力学模型。2、根据离散元的基本理论,采用离散元分析软件PFC3D并参照相关文献中模拟月壤的参数指标;运用PFC3D中内嵌编程语言FISH实现了模拟三轴压缩试验,通过模拟三轴试验进行细观参数标定,得到了建立土槽模型所需的颗粒和接触细观参数。3、建立了土槽模型,并通过模拟承压板试验对模型的有效性进行了验证;采用“CLUMP”方法建立了刚性轮模型;基于上述模型建立了三维土槽—刚性轮模型,通过牵引特性数值仿真试验得到了挂钩牵引力、扭矩、沉陷量与位移的关系曲线,仿真结果与室内土槽试验结果有很好的一致性,从而验证了系统模型的有效性和准确性。4、研究了滑移率、轮胎结构参数以及土壤颗粒形态等因素对牵引特性的影响,结果表明:当滑移率处于50%左右时有利于提高轮胎的牵引特性;增大轮径或轮宽可改善轮胎的牵引特性;增加土壤颗粒形态的多样性可提高颗粒之间的相互约束从而提高土壤承载能力和抗剪能力,轮胎牵引特性也得到提高。