3-D轮胎模型滑水仿真分析

建立了基于Ls-dyna软件进行水滑评价的3-D轮胎有限元模型.通过仿真计算,模拟了楔形水膜逐渐被挤入轮胎花纹沟槽并沿花纹沟槽排出时的情形,得出了轮胎在干、湿路面上运行时轮胎与地面接触力与轮速之间的关系曲线,验证了水膜厚度与临界滑水速度的关系.研究结果对轮胎的设计和改进具有一定的指导意义.     

轮胎花纹的模型分析

车轮轮胎花纹的设计是个复杂而实际的问题,花纹设计与轮胎性能之间存在一定的影响关系。本文主要采用模糊数学思想与层次分析法去分析轮胎模型。以轮胎花纹为目标层,花纹深度、稳定性、牵引力、耗油、耐磨性、行驶车速为准则层,普通花纹、混合花纹、越野花纹为方案层进行层次分析。先根据各因素间相对重要程度构造成对比较矩阵。其次计算权向量并做一致性检验,运用求解各成对比较矩阵最大特征值对应的特征向量,求出一致性指标,通过查表得到随机一致性指标,经前者与后者相比算得一致性比率,从而对成对比较矩阵进行了一致性检验。最后进行综合分析,给出了不同花纹轮胎的各项性能的优劣及最佳适用环境。     

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。     

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。     

农用轮胎花纹块模具设计

农用轮胎常在恶劣环境下连续工作,其花纹形状十分复杂。文章介绍了农用轮胎的特点和轮胎模具的生产流程,然后结合轮胎花纹块的铸造、抛光、机械加工等工艺要求,阐述了农用轮胎花纹块模具设计方法并导出计算公式,内容包括:径向断面的工艺尺寸设计、轴向与周向的展开与弯曲设计;提出采用Coons曲面构造出模具内腔壁曲面的方法。     

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UG的轮胎模具花纹块造型系统开发

轮胎模具花纹块造型主要是完成轮胎花纹的空间造型.花纹的造型是一个相对复杂的过程,通用的CAD平台并不适合花纹造型.阐述了一种基于UG构建的轮胎花纹块造型系统,通过对CAD平台的二次开发,设计了花纹线自动生成模块,简化了花纹造型过程,实现了轮胎模具花纹块的快速造型.实践证明该系统具有造型方便、快捷等特点,且对不同类型的花纹有很强的适应性,能满足不同用户的要求.     

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.     

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.     

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。     

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.     

轮胎模具的三维造型与数控加工

本文从轮胎和轮胎花纹的特点出发,综合运用UG软件的CAD／CAM功能,结合UC／CRIP语言,完成了轮胎模具的三维造型,生成了数控加工程序,并且分析了加工轮胎模具的误差,提出了改善方法。     

新型轮胎试验机载荷解析研究

研究了新型6自由度轮胎试验机试验原理及轮胎载荷的解析方法. 应用多体动力学理论以及空间坐标旋转变换矩阵,求得各种试验工况下的作动缸长度. 考虑各个作动缸受力方向、轴向力传感器测量方向、作动缸向量的方向,以及存在侧偏角时轮胎力的空间转换,得出了轮胎地面3个方向力的解算方法. 利用空间向量运算方法得出了轮胎地面3个方向力矩的解算方法,建立了轮胎试验机的仿真模型. 通过轮胎稳态侧偏力学特性试验以及轮胎稳态侧倾力学特性试验的仿真分析,验证了作动缸运动规律的理论分析的正确性. 通过轮胎稳态侧倾侧偏复合工况力学特性试验仿真分析,验证了轮胎地面6分力载荷的解算方法的正确性.      

装配重型轮胎应做到“八同”

车辆轮胎使用规格较多,车型复杂,为了在车辆行驶时,保证车辆的安全性、经济性和舒适性,通过对轮胎的结构、层级或负荷指数、速度级别、花纹类型等特点进行分析,考虑到运输企业和个体用户在使用轮胎时出现的问题和安全隐患,特别是对于重型车辆,对轮胎使用应做到外直径相同、层级相同和花纹一致。但是,有些企业对轮胎知识了解甚少,对使用保养一知半解,轮胎混装情况较为严重,有些司机甚至同一轴上配装斜交和子午线两种类型的轮胎同时并用,这无疑给驾驶安全带来隐患。因此,轮胎装配时,在汽车的同一轴上要做到“八同”。     

轮胎接触压力对沥青路面结构的影响

轮胎与路面间接触压力具有很明显的非均布性,根据轮胎胎面花纹的类型,提出轮胎对路面作用的荷载简化模型,并利用有限元计算分析不同荷载作用下的沥青路面结构响应,并与利用多层弹性层状体系理论计算双圆均布垂直荷载作用下的沥青路面的应力及弯沉进行了对比。结果表明:轮胎与路面接触面的局部区域内,不同荷载模式的影响相当大,这对进一步解释路面面层的一些破坏现象提供了有益的参考。     

计及胎面花纹影响的轮胎侧偏特性有限元分析

以205/55R16半钢子午线轮胎为参考轮胎,利用组合类保角映射簇建模法构建了不同胎面花纹的一系列轮胎有限元模型,得到了完全的、较高质量的六面体网格,并形成了花纹轮胎侧偏滚动工况的先隐式后显式算法的求解策略.计算结果表明,采用的有限元模型和求解策略是有效的,将数值振荡控制在了一个较低的水平.在此基础上,考察了胎面花纹对轮胎侧偏特性的影响.结果表明,与光面轮胎相比,花纹轮胎的侧偏刚度与回正刚度有明显减小;非对称花纹轮胎与对称花纹轮胎之间的侧偏刚度与回正刚度差别很小;非对称花纹轮胎的残余侧向力和残余回正力矩与光面轮胎和对称花纹轮胎相比有明显减小.     

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.     

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。     

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。     

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.