ISTVS学生车轮设计竞赛——ISTVS 2026

ISTVS 学生轮式设计竞赛 2026 将于 2026 年 10 月在比勒陀利亚大学举行，作为国际地形—车辆系统学会（ISTVS）第 56 届会议的组成部分。这一首届竞赛要求学生团队将土壤力学原理应用于可变形土壤中高性能车轮的设计。有关竞赛及其宗旨的更多信息已发表于《地形力学杂志》（Journal of Terramechanics），可在此处查阅。
ISTVS 学生轮式设计竞赛是一项专门聚焦车轮—土壤交互的工程设计挑战。不同于整车级别的竞赛，本赛事将车轮作为主要设计变量独立出来，使团队能够直接研究几何形状、土壤力学与牵引性能之间的关系。
学生团队将设计一种可 3D 打印的车轮，针对在受控土槽试验中最大化拖挂拉力进行优化。所有车轮将由组织者制造，并在完全相同的土壤、载荷与测试条件下测试，以确保公平性与可重复性。
团队还必须预测其车轮产生最大拖挂拉力时的角速度，鼓励采用解析模型、土壤力学理论或数值仿真，而非试错式样机制作。
竞赛同时评估工程设计性能与预测建模准确性。
今年，每个团队必须设计一只满足以下要求的车轮：
可采用聚乳酸（PLA）熔融沉积成型（FDM）工艺制造
符合组织者提供的几何约束
针对预定砂质地形的牵引性能进行优化
包含对实现最大拖挂拉力所需角速度的预测
所有车轮将在单轮土槽试验平台上测试，测量拖挂拉力、下陷量与滑转特性。
2026 年竞赛所用土壤为经过制备与标定的砂质地形。容重、锥体指数等土壤性质将提前提供给各团队，以便在设计过程中使用解析或经验土壤力学模型。
测试将在受控土槽系统上进行，包括：
围绕学生指定的角速度进行车轮转速扫描
测试范围内测得的最大拖挂拉力将用于评分。
团队将依据实验性能、预测准确性与技术文档的组合进行评定。
由于牵引性能是首要目标，最大拖挂拉力在评分中所占权重最高。
团队还必须预测拖挂拉力与运行工况，其预测准确性将计入最终得分。
设计报告应描述车轮几何、建模或分析方法、对角速度与拖挂拉力的预测以及整体设计思路。
2026 年 9 月 25 日——车轮设计与报告提交截止
2026 年 10 月 11 日至 15 日——在 ISTVS 会议上进行演示与竞赛
ISTVS 学生轮式设计竞赛旨在成为土壤力学共同体的旗舰教育活动。竞赛强调工程洞见而非制造复杂度，确保胜负取决于对车轮—地面力学的理解，如应力分布、剪切发挥、滑转与下陷。
2026 年的赛事是首届竞赛，将为未来竞赛奠定基础，未来可能扩展至更多地形类型、整车系统以及基于自主性的机动性挑战。
为支持学生团队的设计工作，密西西比州立大学的研究人员开发了一款开源车轮—土壤仿真工具，参赛者可在提交前用它对车轮设计进行建模与评估。该仿真器基于开源的 YADE 离散元方法（DEM）框架，允许用户对颗粒土壤与车轮交互进行数值仿真。YADE 是一个以 C++ 编写并支持 Python 脚本的可扩展开源 DEM 框架，常用于颗粒材料、土壤行为与颗粒间相互作用的建模。
车轮—土壤仿真器可让学生评估车轮在可变形地形中的性能、估算拖挂拉力，并研究车轮几何如何影响牵引、下陷与滑转特性。此工具为学生提供了在车轮设计过程中应用土壤力学理论、数值建模与工程分析的机会。
ISTVS 共同体谨向 Bohumir Jelinek 致谢，感谢他开发并分享这一用于教学的开源仿真工具，并支持学生参与竞赛。此外，该仿真器遵循京都大学开发的 Nakanishi（2020）发表的模型与源代码。
仿真器与文档已在 GitHub 上发布：YADE 离散元车轮—土壤仿真器（Yade DEM Wheel Soil Simulator）、密西西比州立大学（MSU）的 LinkedIn 帖子
原型车轮设计的 DEM 仿真设置
团队可通过竞赛注册表注册。官方规则手册、CAD 文件及其他材料可在竞赛的 Google 云端硬盘（Google Drive）获取。请注意这些文件可能更新，已注册团队将收到通知。链接如下：
注册链接、载有更多信息的规则手册云端硬盘
关于竞赛的问题，请联系竞赛组织者。联系人：Andries Peenze——邮箱 andriespeenze@tuks.co.za