我国是农业大国,但是农业机械化的水平还相对不够高。近年来,在相关政策的支持下,我国农业机械化水平逐渐提高,但是农业机械设计还是短板。我国地形复杂,如何让行走机械适应各式各样的地形条件,车辆地面动力学研究是解决这一问题的方法。计算机仿真在机械设计领域起到了不可替代的作用,所以仿真技术会经常用于车辆地面动力学的研究中。但是目前,市场上的仿真软件大多都是国外的商品软件,国内有关这方面的研究还较少。基于以上的背景,本课题组开发出了仿真软件TDEM。经十多年改进,在TDEM的基础上开发出了仿真软件AgriCAE。虽然AgriCAE软件已经实现了多种机械的仿真计算,但是还存在诸多问题,如:车轮边界建模方式单一,只能使用数据库读取的方式建模;无法仿真带有花纹的弹性车轮;无法仿真不平坦的路面;每次计算需要花费在设置计算参数的时间过多;计算参数查询缺少内容;性能分析功能存在不准确的情况等。本文为了解决上述问题,首先进行需求分析,然后对AgriCAE软件做出了如下改进:研究改进了车轮边界建模方式,增加了简单图元建立车轮边界模型的功能。即使用者的数据库中没有车轮边界模型,也可通过简单图元法建立车轮边界模型。研究设计了弹性车轮轮胎花纹的建模功能(轮胎花纹的生成)。一共增加了7种形状的花纹,其中“人字形”花纹是AgriCAE软件特有的。通过调整轮胎花纹的各个参数,可以模拟出绝大多数情形的轮式非公路车辆的弹性轮胎,更加接近真实情况,方便研究轮胎花纹对车轮运动的影响。研究设计了不平坦路面建模功能,增加了不规则形状的网格颗粒生成区域。通过改变网格的参数,然后在不规则形状的网格中生成土壤颗粒,可以模拟各种不平度的路面,方便研究路面不平整度对车辆行驶性能的影响。研究设计了计算参数保存和导入功能的模块。计算参数包括边界建模参数和离散元法计算参数。如进行多次仿真,且每次仿真所用的参数相差不大,仅在第一次仿真时设置并保存计算参数,在后续仿真时可直接导入使用,可减少设置计算参数所花的时间。研究改进了计算参数查询功能,增加了可以查询的计算参数的内容,如CFD参数、MBK/MBD参数和计算时间参数。设计并增加了计算参数导出功能,将所查询到的计算参数以表格的形式保存到文件中。研究改进了性能分析功能模块。改进了流量分析功能,改进了流量统计算法,使得流量分析更准确。改进了车轮性能分析功能,在原有的基础上增加了对车轮性能参数的分析,并优化了界面。研究设计了性能分析曲线导出功能,将性能分析曲线中的每一个时刻的值导出到txt文件中,可以方便性能分析。最后,使用多个测试用例对本文所改进的每一个功能模块进行了测试。证明了本文对三维离散元法仿真软件AgriCAE所做的改进功能正确,达到了预期的效果。