轮胎泵浦噪声的数值模拟

提出了一个计算轮胎泵浦噪声的方法.该方法首先利用ABAQUS有限元软件模拟轮胎在路面上的滚动过程,得到在轮胎滚动过程中单个花纹节上各花纹沟的体积变化情况.在此基础上,利用单极子点声源模型以及声源叠加公式获得了整个轮胎产生的泵浦噪声.基于上述方法,考察了不同花纹形式和花纹沟尺寸对泵浦噪声的影响.结果表明,花纹沟周向尺寸和花纹沟深度的增加都会使轮胎泵浦噪声增大,且花纹沟深度对泵浦噪声的影响更为显著;横向花纹轮胎与斜向花纹轮胎在花纹沟体积相同时产生的泵浦噪声基本相同.此外还考察了行驶速度对泵浦噪声的影响.结果表明,轮胎泵浦噪声基本与车速的对数成正比.     

V形仿生非光滑结构对轮胎花纹气动噪声影响

为探索降低花纹气动噪声的方法,以205/55R16半钢子午线轮胎为研究对象,研究V形仿生非光滑结构对轮胎花纹气动噪声的影响.以滚动轮胎单一节距的花纹沟体积变化信息为边界条件,采用计算流体力学建立了花纹气动噪声仿真模型,通过与试验测试声压频谱二者信息对比,说明了花纹气动噪声模型的可靠性.在此基础上,借鉴工程流体领域仿生减阻降噪的思路,研究了花纹沟底部布置不同尺寸的V形非光滑结构对花纹气动噪声的影响,从雷诺应力、湍流动能两个流体流场参数揭示了非光滑结构对花纹气动噪声降噪机理.将降噪效果最佳的V形非光滑结构移植到混合花纹沟上并进行花纹气动噪声分析,结果表明:在混合花纹沟壁面布置非光滑结构能降低沟槽内流体不稳定性,具有明显的降噪效果,最大降噪量达4.6dB.     

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.     

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.     

轮胎花纹性能的优化设计

对于轮胎的花纹设计,选取轮胎的抓地力和降噪音作为评价指标。对抓地力:对轮胎行驶过程中受力分析,借助物理知识得出轮胎的抓地力的近似计算公式,代入数据进行验证,根据验证结果,设计出抓地性能好的轮胎花纹。对轮胎噪音:根据花纹槽的波形,对花纹槽的发声系统进行动力学分析,综合考虑轮胎的干涉与合成,得出轮胎噪音的公式表示,结合理论分析,设计出轮胎噪音很弱的轮胎花纹。最后综合以上两个方面,根据不同的具体情况设计对应的轮胎。     

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。     

CAD三维轮胎数字化模型开发设计平台

在提出自动化智能轮胎设计概念基础上,系统地阐述了计算机辅助设计(CAD)三维轮胎数字化模型开发设计平台的整体架构,包括需求表示、需求分析预处理、产品清单生成、产品清单造型、产品检验、轮胎知识库和轮胎零件库等模块;叙述了数字轮胎设计造型模块的实现过程和关键技术,包括花纹沟截面计算原理和各种花纹沟的造型方案等,同时,还提出了一种改进的计算花纹沟中心线的算法;最后基于CATIA三维造型平台和自动化语言VBA二次开发工具实现了在详细需求表示类型下的轮胎设计系统.     

实测重型货车轮载作用下沥青路面力学响应

利用自己实测的轮胎接地压力分布，分析了重型货车不同轮胎，在不同胎压和不同负荷作用下，沥青路面结构层的力学响应．分析发现，相同型号不同花纹的轮胎，对路面结构的力学影响并不相同；不仅车辆负荷超载时对路面结构有不利的影响，当轮胎胎压超过容许范围时，即使负荷不超过额定轴载，对路面结构的不利影响也十分显著．     

子午线轮胎周向花纹沟共振频率预测方法

现有的声管共振频率预测公式中的管端修正值是在假设管口位于自由声场或位于无限大障板中的基础上推导得到的,将这2种管端修正值用于预测子午线轮胎周向花纹沟共振频率时误差较大。为此,文章提出一种描述轮子午线轮胎周向花纹沟开口形式的轮胎/地面模型,基于该模型推导管端修正公式和共振频率预测公式,并分别以铜管和轮胎花纹沟为对象开展实验,以验证所提出预测公式的准确性。实验结果表明,采用该文所推导的管端修正公式计算出的共振频率比现有公式的计算精度更高。     

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.     

基于数据变化率的胎面轮廓曲线还原算法

跳动度是检测轮胎质量的重要标准．检测的手段是采用激光传感器扫描胎面轮廓,并根据其结果计算轮胎的跳动度值．但由于轮胎表面印有各种花纹,经传感器测量得到的原始数据中存在很多“噪声”成分,给跳动度数据分析造成很大困难．针对上述问题提出了一种基于“数据变化率”的去噪算法,用于识别并去除这些花纹．研究结果表明,该算法能够有效消除由胎面花纹对跳动度数据处理造成的影响,完整地还原出轮胎表面的真实轮廓,在此基础上就可以计算出胎面跳动度的准确值．     

花纹结构对轮胎滑水性能影响分析及优化设计

轮胎滑水会降低车辆的附着能力,导致危险事故,胎面花纹的排水能力决定着轮胎滑水性能。以205/55 R16子午线轮胎为研究对象,建立能够反映花纹参数特征的流体域模型,采用响应面法对胎面花纹结构进行优化。选取4个主要花纹结构参数,以降低动水升力为优化目标构建响应面模型,得到复杂花纹结构最佳优化方案。对比优化前后轮胎在自由滚动、侧偏及侧倾工况下的流场特性,结果表明：优化后的花纹结构能够有效降低胎面动水压力,削弱沟槽内部及出口处水流旋涡,提高湿滑路面轮胎滑水性能,为轮胎结构设计提供借鉴。     

Radial Tire Construction Design Method Based on Finite Element Simulation

The simulation of 295/80R22. 5 tire building process from tire building to curing was developed using ABAQUS software,which covered four stages: gluing of components on main drum,gluing of components on auxiliary drum,building process of green tire and shaping process of green tire. Results showed that material distribution of the simulated structure had good consistence with the real tire structure. Therefore,the tire building process simulation can be used to judge the rationality of tire construction design and to determine the shapes of different tire components. In order to optimize the construction design,a reverse simulation method was proposed to design the semi-product components such as apex,tread,and shoulder pad. The semi-product components determined by utilizing the reverse simulation method were assembled again into a tire. Results show that the simulated material distribution is consistent with the material distribution of design tire,which proves effectiveness and reliability of the reverse simulation method.     

子午线轮胎复杂胎面花纹有限元网格自动划分方法

为提高复杂胎面花纹有限元模型的建模效率和网格质量,基于节点构建三维网格的方法和保角映射技术,提出了一种复杂胎面花纹有限元网格自动划分的方法。即通过MATALB编制程序,将花纹外轮廓由曲线变换为直线,并根据花纹尺寸参数在截面内建立分层线,使之与花纹展开图二维网格模型直接对应,再通过投影的方式获取所有节点信息,并按照右手定则分类连接单元节点。在此基础上,对生成的花纹网格模型进行还原和排序,实现自动生成完整的胎面花纹有限元网格。利用ABAQUS软件进行轮胎径向刚度和接地压力的仿真,结果表明：与传统建模方法相比,该方法不仅能大幅提升花纹有限元建模效率,还保证了有限元网格具有较高的质量,仿真结果与试验结果基本一致,可见该方法能更加准确、有效地模拟复杂花纹轮胎的实际情况。     

考虑声固耦合作用的光面胎滚动数值模拟

利用ABAQUS软件建立了考虑声固耦合作用的光面胎滚动有限元模型,并对其进行滚动工况下Mises应力、接地性能以及振动模态等力学性能分析。从动力学分析结果中提取光面胎结构有限元模型的表面振动加速度,导入LMS Virtual.Lab Acoustics软件,采用声学边界元法分析光面胎滚动噪声;探讨了接地印痕、载荷、胎压和下沉量之间的关系,并对近场噪声仿真值与实验测量值进行了比较。研究结果表明：考虑声固耦合作用的光面胎Mises应力、接地压力、接地印痕呈对称分布,接触印痕、载荷、胎压随下沉量的增加而增大;考虑声固耦合的光面胎滚动噪声主要分布于50~375 Hz低频段,且内胎气体在滚动工况下产生了稳定声压（8 dB（A））。     

水平荷载对沥青路面结构的影响

轮胎与路面间的接触压力具有很明显的非均布特性,不同于传统的双圆均布垂直荷载。根据轮胎胎面花纹类型,并参考接触压力的测试结果,提出车轮对路面作用的荷载简化模型。通过计算分析,得到不同水平荷载大小和荷载分布形式下路面结构内的剪应力变化情况。结果表明,水平荷载的大小对路面10cm内的影响较大。     

基于离散元法的集料针片状含量对行车振动噪声的影响

为了给低噪沥青路面的设计与施工提供参考,研究了沥青路面的集料针片状颗粒含量对行车振动噪声的影响.通过理论分析、现场噪声测试和离散元模拟计算,论证了行车振动噪声与轮地接触压力的关系,提出利用轮地接触压力的波动性评价行车振动噪声的方法.采用离散元颗粒流软件PFC3D构建了4种不同针片状颗粒含量的沥青路面模型以及车轮模型,分别模拟车轮在不同车速下在这4种路面上的运动过程,并计算轮地接触压力,分析其波动性,进而评价行车振动噪声.研究结果表明,当针片状颗粒含量为0、10%和15%时,针片状颗粒含量与行车振动噪声之间没有明显的相关性;当针片状颗粒含量为20%时,其行车振动噪声要明显高于低针片状颗粒含量的路面.因此针片状颗粒含量过大,不仅会影响集料的施工和易性、降低混凝土强度等,还会导致较高的行车振动噪声.