罐式半挂汽车作为公路能源运输的主力军,在危险化学品运输中具有举足轻重的地位和战略意义。罐式半挂汽车具有装载质量大、重心高、体积大的特点,在运输过程中很容易发生侧翻,酿成重大交通事故。本文将重点考虑罐内液体横向晃动与车体动力学耦合特性,主要对罐式半挂汽车的抗侧翻稳定性展开研究,对于提高其稳定行驶能力和减少生命财产损失具有重要实际意义。论文首先搭建了罐式半挂汽车动力学模型和罐内液体瞬态非线性晃动模型。运用运动学理论推导出牵引车和挂车的运动微分方程,建立其Simulink线性模型和Trucksim多自由度模型。运用势流理论解析出罐内液体横向晃动产生的力和力矩,采用Fluent建模的方法,建立罐内流体运动模型;考虑罐内液体瞬态晃动的特点,建立合理表征液体横向晃动的等效单摆模型。其次,针对目前车-液耦合与整车抗侧翻稳定性研究不够深入的问题,探究了罐内液体横向晃动与车体动力学之间的相互耦合关系。对不同充液率下罐内液体横向晃动进行数值模拟分析,得出充液率对罐体侧向冲击力峰值的影响;并在具体工况下进行了车-液耦合仿真试验,与装载等质量固体挂车相比得出,液体横向晃动作用会导致整车的侧倾角峰值响应增加,更容易导致侧翻;通过比较不同充液率和不同车速时的侧向晃动力、力矩变化,印证了单摆模型可以较好地模拟中、高车速时的罐式半挂汽车横向稳定性变化。再次,针对某型号罐式半挂汽车,基于所搭建的横向稳定测试系统,开展了实车试验。通过仿真和试验验证了基于等效单摆模型的车-液耦合模型的正确可靠性,能够满足后续研究工作的需要。最后,基于Simulink-Trucksim联合仿真平台,采用模型预测控制(MPC)方法开发了罐式半挂汽车抗侧翻稳定性控制策略;以横摆角速度为主要跟踪目标,采用差动制动的方法对整车实施附加横摆力偶矩控制。双移线仿真结果表明,介入MPC控制策略后,罐内液体的横向晃动剧烈程度得到抑制,5.3s时刻和8s时刻的横向载荷转移率分别下降了26.74%和23.07%,罐式半挂汽车的抗侧翻稳定性能得到较大改善。