仿生非光滑花纹沟对轮胎抗滑水性能的影响

以205/55R16乘用车轮胎为研究对象,采用计算流体动力学建立了考虑胎面花纹变形的轮胎滑水分析模型;以气-液二相流数值模型分析了轮胎的滑水性能,并将临界滑水速度仿真值与NASA滑水速度预测值及轮胎发生滑水时力平衡下的速度进行对比.在此基础上,引入仿生减阻理念,研究了夹角为60°、高度为0.6mm的仿生对称V形结构对花纹沟排水量和水流阻力的影响,并将其结构特征信息等效移植到接地区轮胎花纹沟底,进行了仿生花纹轮胎的滑水性能分析.结果表明:所建滑水分析模型可用来分析轮胎滑水时的流体运动特性;相对原花纹轮胎,仿生非光滑花纹沟轮胎通过提高接地区花纹沟内水流速度,降低了胎面动水压力,提高了临界滑水速度.     

沥青混凝土路面轮胎临界滑水速度数值模拟

为了揭示沥青混凝土路面轮胎滑水力学机理、评估各项因素对临界滑水速度的影响,运用数值模拟方法,建立了沥青路面模型和花纹充气轮胎模型,并利用欧拉-拉格朗日耦合算法建立了轮胎滑水模型.对滑水模型的适用性与精确性进行了验证,模拟计算出轮胎路面竖向接触力变化曲线以及临界滑水速度,并对轮胎花纹、轮胎充气压力、水膜厚度和路面类型的影响进行了评估.结果表明:增加轮胎花纹复杂度可增大轮胎行驶振动强度,减少水膜对轮胎的托举作用;提升轮胎充气压力和减小水膜厚度可以有效提高轮胎路面竖向接触力和临界滑水速度;OGFC路面在防止滑水现象发生方面显著优于AC路面和SMA路面,MPD值可用于评估有水路面的滑水性能.     

湿滑路面汽车轮胎滑水性能影响因素仿真

为了研究湿滑路面上汽车轮胎滑水性能影响机理,基于有限元软件ABAQUS,分别建立了轮胎模型和轮胎滑水模型,对滑水模型进行试验验证和静态分析。基于轮胎运动边界方程和水流控制方程,对轮胎滑水性能的影响因素进行仿真分析。仿真结果表明：轮胎临界滑水速度随着轮胎气压、负载和花纹沟槽深度的增大而增加;随着路面水膜厚度增加,轮胎临界滑水速度减小。探究各种因素对轮胎滑水性能的影响,为轮胎的开发和设计提供参考。     

基于轮胎滑水模型的轮胎-沥青路面附着特性影响因素分析

为研究轮胎与沥青路面之间的附着特性,基于耦合欧拉-拉格朗日法(CEL法)建立充气花纹轮胎滑水有限元模型,验证了滑水模型适用性,计算出AC,SMA及OGFC三种沥青路面附着系数曲线.基于轮胎-路面附着特性理论,分析了制动防抱死系统(ABS)状态和潮湿条件下轮胎-路面附着特性影响因素.研究发现:胎路附着特性与轮胎运动状态有关,随滑移率增大轮胎受到的纵向附着系数先上升后下降,滑移率为15%左右时附着系数达到最大;在水膜厚度较小、轮胎压力较高时增大表面宏观纹理可提高路面抗滑性;平均断面深度(MPD)一定时,干燥路面较潮湿状态体现出更高的附着性能;相同水膜厚度时,附着系数随车速增加而不断减小,OGFC路面比AC路面和SMA路面具有更好的抗滑性能.     

基于COMSOL Multiphysics的路表瞬态动水压力数值仿真分析

针对积水路面行车轮胎产生动水压力易导致水损害和车辆打滑的问题,探索车辆产生滑水风险的速度和路面材料受动水冲刷的损伤过程,以奥迪A4L和陕汽重卡德龙F3000两种型号的车为主要研究对象,运用AH-E型传感器在水泥混凝土路面上实测二者在不同行驶速度下的动水压力;基于COMSOL Multiphysics软件平台建立轮胎-水膜-道面相互作用的流固耦合数值模型,对动水压力的影响因素进行规律性分析,并计算滑水风险速度.结果表明:动水压力随水膜厚度、行车速度和车辆轴载的增加而增大;轮胎-水膜-道面相互作用区域划分为正动水压力区和负动水压力区,二者共同作用,对路面材料产生较强的动水冲刷;随着路表水膜厚度的增加,汽车发生滑水风险的速度不断减小,相同速度下小车比卡车更易发生滑水风险.     

湿滑路面上固体颗粒对轮胎附着性能的影响

文章依据流体动力润滑理论,把轮胎的黏性滑水现象模拟为光滑胎面单元与粗糙路面之间的动压、挤压膜问题,同时考虑了雨水中固体颗粒浓度对黏度的影响,从而建立了轮胎/路面黏性滑水现象的平均流量模型,并进行数值求解,分析了固体颗粒、外载荷、初始高度、滑动速度等因素对轮胎附着性能的影响。结果表明,外载荷、初始高度、滑动速度对轮胎湿附着性能有重要影响,减少液膜中固体颗粒浓度有利于提高胎面单元的湿附着性能。这些结果将促进轮胎黏性滑水理论的进一步完善。     

计及复杂胎面花纹的子午线轮胎有限元分析

针对11.00R20型全钢载重子午线轮胎,对复杂胎面花纹进行有限元模拟分析,并与不包含花纹的光面轮胎模型的计算结果进行对比.结果表明,在静负荷状态,是否考虑胎面花纹,对轮胎胎冠部橡胶结构内受力分布有一定影响,对骨架结构受力分布特征影响较小,对接地压力分布特征有较大影响,与不包含花纹的轮胎相比,包含复杂胎面花纹的轮胎的接地压力分布较为均匀.     

积水路面轮胎部分滑水数值模拟

为揭示部分滑水状态下轮胎路面作用机理,采用有限元数值模拟方法,分别建立了175-70-R15型轮胎模型和水-空气复合水膜模型,并基于耦合欧拉-拉格朗日法建立了三维充气花纹轮胎滑水数值模型.探讨了水膜厚度和轮胎速度对汽车轮胎受力状态的影响,分析了轮胎所处运动状态对部分滑水过程的影响.计算结果表明:随着水膜厚度的增加,水流竖向托举力增加,纵向附着力减小,轮胎更早地进入完全滑水状态;随着轮胎行驶速度的增加,水流纵向拖拽力大幅增加,同时随着水膜的增厚,这种增加趋势更加明显;回归得到了轮胎受到的水流竖向托举力与水膜厚度和行驶速度的关系式;相比于自由滚动,轮胎处于ABS状态时,更早进入完全滑水状态.     

花纹结构参数对轮胎性能影响分析及优化设计

胎面花纹直接决定着轮胎接地性能的优劣。利用ABAQUS软件与正交试验法分析花纹结构参数对轮胎性能的影响,研究发现:花纹横沟壁角度的变化对轮胎抓地与磨损性能影响较为显著,且易加剧两性能间的固有矛盾;进一步分析得出,该问题主要由花纹块纵向刚度变化导致。为解决此矛盾,采用拱形结构设计方法对轮胎花纹横沟壁进行优化设计,结果表明:横沟壁拱形结构设计可增大花纹块的纵向刚度,一定程度上减小了轮胎花纹在滑移时的变形并降低接地前端的峰值接地压力,缓解了轮胎抓地与磨损性能间的固有矛盾,使两性能得到协同提升。     

带复杂花纹的轮胎有限元分析

以12.00R20型全钢丝载重子午线轮胎为参考轮胎,使用组合二次周向保角映射建模法,建立了轮胎的三维有限元模型。采用通用有限元软件ABAQUS,对该模型进行了静负荷工况及稳态滚动工况下的接地性能分析,并对稳态滚动工况下花纹沟闭合情况进行了初步研究,为轮胎的胎面花纹设计提供了理论参考。     

轮胎模态参数模型及滚动阻力模拟

在汽车工业产品虚拟开发中建立好的轮胎模型是一个瓶颈问题,需要发展直接利用轮胎模态参数对轮胎特性进行全面模拟的高度解析化的模型。该文在初步建立稳态滚动模型和计算方法,以及对垂直特性计入胎侧非线性刚度模型达到高精度的基础上,又引入花纹阻尼,形成轮胎滚动阻力定量模拟模型,得到在80 km/h推荐速度下滚动阻力系数为0.65%。为进一步表明所建模型及模拟方法的成功,将不同半径转鼓上的模拟结果和ISO 18164推荐的转鼓试验结果与转鼓半径的关系做比较,结果具有良好的一致性。轮胎滚动阻力的模拟结果可指导实践,模型及模拟方法可作为动态模拟的重要基础。     

滚动轮胎结构振动噪声特征分析

考虑悬架的垂向特性,在Abaqus中建立车身-悬架-轮胎-路面系统有限元模型,实现了轮胎在路面上动态滚动,以及在Virtual.Lab中建立了轮胎声学边界元模型,仿真计算了轮胎在动态滚动过程中的结构振动噪声.结果表明:胎面花纹块与路面的周期碰撞是轮胎结构振动噪声的主要噪声源,并由整车轮胎噪声实验得到了对比验证.     

Tire Grip Performance Simulation and Improving Method Considering the Influence of Tread Pattern Stiffness

The grip performance of radial tires on dry roads was simulated with the software ABAQUS.A sliding-velocity-dependent friction coefficient on the contact behavior at the tire-pavement interface was selected to describe friction phenomenon for tire and road interface.Anti-lock brake system(ABS) process was achieved by controlling the tire angular velocity to obtain the relationship between friction force and slip rate,while the maximum friction forces were used to evaluate tire grip performance.Physical mechanism of tire grip performance was also analyzed through the frictional force generated from the adhesion region and sliding region by considering the contact differences between the longitudinal slip and the lateral slip,and the deformation characteristics of tire pattern were also investigated.In order to improve tire grip performance,carbon fiber material was added to the tread pattern grooves.The results show that carbon fiber has a significant influence on stiffness distribution of tread patterns and friction force vector in the contact zone.Tire grip performance can be improved by controlling the stiffness distribution and deformation direction of the tread pattern.     

利用试验模态参数研究轮胎与地面的接触

轮胎是汽车的关键部件，轮胎的模态参数反映其本质特性。用模态参数研究轮胎特性是合理的新方法，按照这一思路研究轮胎与地面的静态接触问题（静态对应于零频率），探讨其可行性。平面内轮胎模型被分成胎体和胎冠，由试验模态参数构成的传递函数表示胎体特性；弹性常数表示胎冠特性。将印迹离散为足够小的单元，地面的垂直反力和摩擦力是对轮胎的输入，在给定垂直静载荷下，采用迭代算法确定压力分布和胎体变形，理论的压力分布规律和数值都符合实际，证明可以用试验模态参数研究轮胎力学。     

轮胎胎冠形状优化的自适应序列响应面法

复杂工程结构的形状优化问题伴随着隐式的目标函数和约束条件,难以得到显式的灵敏度公式。轮胎有限元分析涉及多重非线性性质,这使轮胎的形状优化问题更加复杂。该文基于响应面法给出了一种序列局部响应面的自适应方案,来求解轮胎胎冠形状优化问题。借鉴线性问题的射线步法,给出了增量射线步的公式来调整违背约束的情况,并采取了一些措施来抑制迭代的振荡。应用到以接地压力分布均匀度为目标、胎冠形状参数为设计变量的优化问题中,经过十几次迭代即得到收敛的结果,验证了该方法处理复杂的优化问题的可行性和高效率性。     

用有限元法分析轮胎结构与滚动阻力的关系

子午线轮胎的滚动阻力是影响汽车燃油经济性的一个基本因素,它受到越来越多的汽车生产商和消费者的重视.到目前为止,我国轮胎企业在降低轮胎滚动阻力方面所采取的措施主要是降低橡胶,特别是胎面胶的损耗因子,基本上很少从结构上考虑如何降低滚动阻力. 采用3D有限元分析法对特定的子午胎在不同负荷、不同速度下的滚动阻力进行了预测,在有限元模型的建立上,利用MSC.MARC软件,对子午胎的胎体、带束层、胎圈等部位采用了膜加强筋单元以及实体加强筋单元进行模拟,对橡胶材料则采用Yeoh材料模式来描述,橡胶的滞后损失由橡胶加工分析仪获得.所得的结果与实测值进行了比较,并获得了良好的效果.在此基础上,通过改变子午胎的结构设计参数以及橡胶的损耗因子,分别计算滚动阻力的变化,主要讨论结构设计参数变化对子午胎滚动阻力的影响.     

轮胎花纹结构对喇叭效应影响规律研究

基于软件LMS Virtual.Lab对轮胎喇叭效应进行了声学边界元数值模拟研究。首先运用快速多级边界元方法分析比较了三种不同花纹结构轮胎的噪声放大作用的差异;并验证仿真模型的正确性。然后分析纵沟花纹轮胎三种不同结构参数对喇叭效应的影响。通过分析验证了轮胎表面结构会对喇叭效应产生影响。结果表明:花纹沟拔模斜度越大,对轮胎噪声的放大作用越强;花纹沟的深度越深,对轮胎噪声放大作用越弱;轮胎胎冠呈圆弧状时,对轮胎噪声的放大作用会有所减小。