车-路耦合动力学的研究对于改善车辆动力学性能和道路安全性等具有重要的意义,本文针对车-路系统中精细化路面谱的需求,建立能够反映路面微观形貌特征的三维路面模型,基于轮胎的非均匀接地特性提出改进的Lu Gre轮胎模型,实现路面模型和轮胎模型在多体动力学软件中的二次开发,并基于轮胎与三维路面滚动接触分析研究了车辆操纵稳定性的控制。首先,基于分形理论提出了一种三维路面谱的重构方法。依据国家标准,运用谐波叠加法获取标准路面的不平度数据,应用随机中点位移法拓展至三维空间,重构出反映路面自相似特征的三维路面谱;同时在Truck Sim软件中对路面数据进行编译,实现三维路面模型在软件中的应用;通过对二维路面和三维路面下车辆的动力学响应对比分析,发现车辆在侧向的动力学特性差异最大。其次,为使轮胎模型能够准确反映与路面的实际接触情况,对轮胎纵向和横向接地印迹内垂向载荷的分布规律进行分析,据此规律研究轮胎与路面接触面内非均匀压力的分布形式,基于该压力分布改进稳态Lu Gre轮胎模型,并分析滑移率、侧偏角和载荷偏距等因素对轮胎动力学的影响,验证改进后轮胎模型的准确性。然后对改进轮胎模型进行二次开发,使其嵌入Truck Sim整车模型中,并与Matlab/Simulink联合仿真实现数据的交互。最后,在三维路面和改进轮胎模型在Truck Sim软件中实现数字化的基础上,建立三轴重型汽车的多体动力学模型,对车辆行驶过程中的侧向动力学特性进行研究。设计了角阶跃仿真试验和鱼钩仿真试验,分析车体侧偏角、横摆角速度和侧向加速度的变化情况,发现车辆在大方向盘转角输入下发生了侧翻。针对这一现象,搭建了PID控制器和模糊PID控制器,对转弯时车轮的制动力进行控制并再次进行仿真试验,结果表明:加入控制策略的车辆避免了侧翻的发生,同时验证了模糊PID的控制效果要优于PID控制,为提高车辆行驶时的操纵稳定性的研究提供基础。