越野轮胎作为汽车与沙石路面直接作用的部件,其与沙粒间的相互作用极大地影响着越野车辆的行驶通过性、动力性、平顺性、甚至是操纵稳定性和行驶安全性。因此,系统研究车轮与沙石路面间的相互作用机理和作用方式,可以为现代越野车辆的设计、开发和优化等提供有效的技术指导。首先,开发了室内土槽试验平台,并以某越野轮胎为研究对象,系统测试了其在砾石路面和沙地路面下的行驶行为。在单轮土槽一致性试验验证的基础上,获得了越野轮胎在不同滑转率、车轮载荷、胎面结构和土壤介质等工况下的行驶性能参数,分析了不同工况越野轮胎对沙石路面的破坏机理。试验研究不仅获得了不同工况下越野轮胎与不同介质路面的相互作用关系,更为后续数值仿真方法研究越野轮胎-沙石路面相互作用的有效性提供了评价依据。其次,为了提高越野轮胎-砾石路面相互作用时DEM-FEM方法仿真分析的精度,采用宏观校正法获得了DEM-FEM模型参数集。通过DEM-FEM耦合方法建立并模拟砾石三轴试验,迭代地调整耦合模型的细观参数匹配三轴剪切试验测量得到的宏观响应(试样应力-应变关系和变形),获得了轮胎-砾石相互作用的细观参数。在此基础上,基于有限元开源程序DYNA3D开发了用于研究沙石-轮胎相互作用的离散元-有限元耦合仿真专用分析软件—DYNA3D-OVS,并采用标定的DEM-FEM耦合模型参数对越野轮胎砾石路面的行驶行为进行了仿真分析。通过与相应土槽试验结果进行对比,验证了采用宏观标定方法确定轮胎-砾石DEM-FEM耦合模型参数以及数值仿真方法的有效性。最后,仿真研究了越野轮胎沙地路面的行驶性能。论文通过粗粒化技术同时引入滚动阻力模型对沙地路面不规则沙粒进行了单元等效处理,提出一种基于试验设计(Do E)的DEM-FEM耦合模型参数标定方法。根据标定方法和流程,以特定的顺序执行单因素数值校准试验,确定了越野轮胎与沙地路面相互作用时唯一且完整的DEM-FEM模型细观参数集。将这组参数集运用到越野轮胎-沙地路面相互作用机理研究的仿真模型中,仿真结果与相应的土槽试验结果吻合较好,验证了离散单元等效方法和参数标定的正确性。这一结论说明,利用适当粒径球形离散单元等效沙地并对DEM-FEM模型参数标定后,适当规模的离散元沙地路面模型可以对越野轮胎的沙地性能进行有效评价。