非充气车轮及其力学特性研究进展

介绍了轮胎安全技术的基本概念,对非充气车轮的基本内涵、结构组成以及主要分类作了详细阐述.列举了几种非充气车轮的代表产品,如Tweel车轮、蜂窝车轮以及机械弹性车轮等,并分析了非充气车轮的技术现状.从垂向力学特性、纵向力学特性、侧向力学特性、接地特性、振动特性以及力学特性影响因素等方面,综述了国内外非充气车轮力学特性的研究现状,并进一步分析了目前非充气车轮存在的主要优缺点.指出了在当前非充气车轮研究中应着重解决的技术问题,并对非充气车轮今后的发展趋势作了展望.     

子午线轮胎胎面侧向刚度研究

首先分析轮胎的接地特性进行研究,得到了轮胎的接地印迹公式,并通过试验验证了公式的正确性,在此基础上,采用能量法确定胎面单元的侧向刚度计算公式,最后通过数值仿真分析了胎压和垂向载荷对轮胎胎面侧向刚度的影响.     

不同因素对机械弹性智能车轮加速度信号的影响

为了研究不同滚动工况对机械弹性智能车轮加速度信号的影响，采用有限元分析方法研究速度、附着系数、载荷对接触应力和加速度信号的影响以及车轮不同位置的加速度信号的差异性。结果表明：速度和地面附着系数对法向接触应力分布影响不大；路面附着系数增大导致摩擦应力分布的不均匀性增加，载荷增大导致接地区域接触应力最大值增大。车轮速度增大，加速度峰值幅值增大，加速度峰值时间间隔减小；载荷增大，加速度峰值时间间隔增大；纵向附着系数功率谱能对地面附着系数进行区分；輮轮中间加速度信号更适合用于侧偏特性研究，通过侧向加速度信号积分得到侧向位移，可用于侧偏角估算。     

多轮多支柱起落架地面转弯载荷分析与预测

多轮多支柱飞机地面转弯时起落架各个支柱的载荷确定与分配的设计方法均具有不确定性。基于弹性轮胎理论和前三点式起落架转弯运动模型,建立了一种多轮多支柱起落架的地面转弯运动模型,分析起落架单个支柱的侧向载荷和垂向载荷分配规律,结合稳定转弯条件,得到极限转弯时的严酷受载起落架支柱;使用应变法实测得到的起落架载荷对分析结果进行验证,建立两种试验策略下的起落架侧向载荷和垂向载荷预测模型,预测极限转弯时的起落架载荷,最后用实测载荷对预测结果进行验证。结果表明：地面转弯时,主起落架前、后支柱的侧向载荷方向相反且量值较大,中支柱侧向载荷较小;主起落架各个支柱垂向载荷的分配与缓冲支柱填充刚度成正比,且外侧起落架的分配比例会增大;载荷分析方法与预测模型准确,可有效减小飞机地面极限转弯试验风险。     

车轮扁疤伤损对高速列车轮对动力学性能影响

车轮扁疤是铁道车辆车轮踏面的缺陷形式之一,对轮轨动力和运用安全有明显的影响.本文建立了弹性车辆系统动力学模型,且将车轮扁疤伤损考虑为车轮轮径变化.利用数值仿真,研究了车轮扁疤伤损对高速列车轮轨冲击力、轮对振动及轮轨接触性能等的影响,并结合列车运行安全性指标得到了不同速度等级下车轮扁疤长度安全限值.结果表明,弹性车辆系统模型可以准确体现轮对旋转运动特征.车轮扁疤伤损对轮轨系统垂向和横向均产生冲击作用,对轮轨系统垂向冲击作用尤为明显,将显著增大轮对旋转振动频率及其倍频对应的振动能量,且会激起轮对中高频弹性共振.车轮出现40mm扁疤时,随着车轮旋转运动,轮轨接触点向轮背侧出现周期性横移,轮轨接触斑面积最大可达142mm2,轮轨纵向和横向蠕滑率分别增大4%和16%.轮轨力、轮对振动加速度及轮轨磨耗指数均会随车轮扁疤长度的增加而增大.当列车运行速度在300km/h及以下时,车轮扁疤长度需限制在30mm;当列车运行速度达到350km/h时,车轮扁疤长度需限定在25mm.     

应用改进分形几何理论的结合部切向刚度模型

针对现有分形接触理论对2个机械部件粗糙表面相互接触形成的结合部的切向接触刚度分形模型存在违反赫兹法向接触力学的缺陷,以改进分形几何理论为基础、在严格应用赫兹法向接触力学的基础上,推导出结合部总切向接触静弹性条件刚度、总条件法向载荷的分析解。数值仿真表明:结合部的切向接触静弹性刚度随着总法向载荷的增加基本上呈线性增加的态势,随着表面轮廓分形维数的增加而增大,随着分形粗糙度的减小而增大;在恒定法向载荷作用下,最初作用于结合部的切向载荷使得切向接触静弹性刚度最大,该刚度随着切向载荷的增加而减小,随着静摩擦系数的增加而增大;随着法向载荷的增加,法向接触静弹性刚度的增量加大。该结果可为进一步研究粗糙表面的分形特性提供参考。     

高速客车空气弹簧垂向特性的非线性有限元仿真

采用非线性有限元软件MSC.Marc对空气弹簧的非线性垂向刚度特性进行了数值模拟,分析了胶囊内压、帘线角、铺层厚度、帘布线层数对空气弹簧垂向刚度特性的影响.并通过试验对数值仿真结果进行了验证,结果表明所提出的仿真方法合理、可行.     

基于遗传神经网络的车轮匹配整车逆动力学

为深入研究机械弹性车轮(MEW)的力学性能和整车稳定性的相互匹配关系,在Simulink中建立了整车非线性三自由度模型;利用基遗传算法对车轮模型参数进行辨识,并提取侧偏刚度与侧向力峰值作为车轮力学特性的评价指标;利用该模型进行了前后轴不同侧偏刚度和侧向力峰值组合的汽车前轮正弦输入模拟仿真,得到若干组汽车稳定性指标参数;利用遗传算法优化,建立了输入为汽车稳定性评价指标,输出为前后轮侧偏刚度和侧向力峰值组合的BP神经网络逆动力学模型.研究结果表明:遗传算法对车轮参数识别误差小于4%,用遗传神经网络算法(GANN)得到的测试结果最大误差为6.2%,平均误差为3.1%,所建立的遗传神经网络模型具有较高的车轮侧偏特性预测能力.     

基于刷子模型的非充气弹性车轮抓地余量分析

为了获得较好的抓地性能,针对非充气弹性车轮-地面相互作用模型进行了详细的研究.根据弹性车轮结构特点,同时考虑弹性支撑和胎面的受力变形,并利用简单的物理假设建立刷子模型.通过车轮地面受力、摩擦系数和摩擦圆理论确定抓地余量.建立了一个关于抓地余量的一元三次方程,讨论模型中参数对抓地性能的影响,构建弹性车轮垂向刚度和接地印迹长度的表达式.最后将非充气弹性车轮参数输入到汽车仿真软件Car Sim中,对模型进行验证,结果显示理论分析值与仿真分析值非常吻合.这对非充气弹性车轮的优化设计提供了一定的理论帮助.     

横梁含橡胶集料对某框架-剪力墙结构抗震性能的影响

橡胶集料混凝土具有阻尼大、变形能力强和弹性模量低等特点.首次以结构自振周期、侧向刚度、水平地震载荷和结构层间弹性位移为参考指标,引进阻尼比ζ和弹性模量折减系数λ,分析横梁加入橡胶集料对框架-剪力墙结构抗震性能的影响,并且与相对应的普通混凝土框架-剪力墙结构作对比.分析结果显示,相对于普通混凝土框架-剪力墙结构侧向刚度较大等特点,在横梁中掺入橡胶集料后能适当地降低结构侧向刚度,延长结构基本周期,降低水平地震载荷,从而提高结构抗震性能.     

轮胎力学特性对飞机前轮摆振的影响分析

应用Smil1ey轮胎力学理论建立了轮胎力学特性模型，以该模型为基础，研究了轮胎侧向刚度和轮胎充气压力对飞机前轮摆振的影响。结果表明：轮胎侧向刚度和轮胎充气压力是影响飞机前轮摆振的重要参数，增加轮胎侧向刚度对摆振不利，增加轮胎充气压力有利于防止摆振。     

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.     

厚层橡胶隔震支座基本力学性能试验

为了研究厚层橡胶隔震支座的水平和竖向基本力学性能,设计2种不同形状系数的厚层橡胶支座,通过水平剪切和竖向压缩试验研究,对比分析在不同振幅、不同频率组合下的普遍橡胶支座、铅芯橡胶支座及厚层橡胶隔震支座基本力学性能.试验结果表明,厚层橡胶隔震支座在水平方向的基本力学性能良好,在竖向具有大变形能力,竖向刚度、变形特性及水平剪...     

双功能带缝剪力墙的弹性受力性能分析

双功能带缝剪力墙是根据抗震控制概念提出的一种新型剪力墙。为了解其受力性能，并为进一步的试验研究参数确定提供依据，利用有限元方法，对双功能带缝剪力墙进行了弹性受力分析，研究了其在弹性阶段的受力性能、特点和连接键参数的影响。分析结果表明，双功能带缝剪力墙在弹性阶段具有一定整体工作性能，侧移刚度比通缝墙明显提高。在连接键总长相等的情况下，设置多个短的连接键对提高侧移刚度和实现“双功能”控制作用更为有效。根据分析结果，提出了双功能带缝剪力墙弹性侧移刚度的计算公式。     

沥青路面力学响应影响因素敏感性分析

以修正的Burgers模型作为沥青混合料本构模型,通过有限元软件分析了荷载大小、加载方式以及面层材料对路表竖向位移、底基层底面水平应力、面层内剪应力以及路表轮迹处竖向应力的影响.结果表明:荷载大小为影响沥青路面应力场和变形场的最主要因素,胎压1.0MPa较0.7MPa的作用效果增大40%,随着荷载的继续增大作用效果将继续增大;沥青路面的主要承重部分为基层以下的结构体,面层材料的类型和力学参数对沥青混凝土路面力学响应影响相对较小.该研究可以为沥青路面的优化设计与力学分析提供一定的理论指导.     

内置柱间支撑泡沫混凝土墙板抗侧性能研究

基于柱间支撑和泡沫混凝土的优点，提出了一种可用于结构受力的内置柱间支撑泡沫混凝土墙板。为研究该类墙板的抗侧性能，采用通用有限元分析软件建立了该类墙板的数值分析模型，通过对比分析，验证了有限元分析模型参数选取的有效性。在此基础上，分析了该类墙板的泡沫混凝土强度、钢材材质、支撑截面厚度等参数变化对结构抗侧性能的影响。采用叠加原理，推导了该类墙板的抗侧刚度和抗剪承载力计算公式，并与有限元分析结果进行了比较。研究结果表明：该墙板具有较大的水平抗侧刚度，能极大的改善钢框架结构的抗侧性能，其抗侧刚度和抗剪承载力近似计算方法具有较高的计算精度，可适用于该类墙板的工程应用。     

板式橡胶支座的水平位移特性

为研究曲线梁桥板式橡胶支座在实际运营过程中的受力特性和水平位移发展规律。通过Abaqus建立矩形板式橡胶支座GJZ 500×600×130的有限元模型，对比模型与理论计算的剪切刚度说明了模型的正确性，基于此模型进一步对支座在单次和多次循环位移加载作用下来研究支座水平位移变化规律，然后考虑曲线梁桥板式橡胶支座实际受力情况进行加载，研究支座在变化的竖向压力荷载作用和考虑静动摩擦转变等情况下的位移变化特性，并分析了支座在长期重复荷载作用下的残余变形的发展规律。结果表明：通过此方法建立的支座有限元模型能够较好地模拟支座与上部结构之间的摩擦行为，精确的计算支座的剪切变形和滑动位移；动态的竖向压力作用对支座剪切变形阶段基本不受影响，但对滑动变形阶段有较大大的影响；支座由静摩擦转变为动摩擦时，其水平力和剪切变形会突然减小；支座的残余变形会随着加载次数的增加而累积增大，但增长幅度随着加载次数增长而减小。     

负重轮橡胶轮缘温度场有限元分析

建立了负重轮橡胶轮缘温度场有限元模型,给出了模型的节点生热率和表面传热系数的计算方法。用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件计算了某型负重轮橡胶轮缘的温度场,定量分析了５个参数和对轮缘最高温度的影响。分析结果表明,所建立的有限元模型在实心轮胎温度场分析中切实可行,减小轮缘橡胶的损耗因子,提高橡胶的热导率以及减小负重轮的挂胶厚度,有利于减小负重轮的发热。     

高层正交胶合木-混凝土核心筒体系力学性能参数分析

基于国内外高层木结构及木-混凝土混合结构的研究,结合正交胶合木(CLT)的材料性能优势,设计了一种高层正交胶合木-混凝土核心筒混合结构体系.运用有限元分析方法,研究不同参数对该混合结构的力学性能、变形、动力特性等的影响.结果表明,CLT板连接刚度的变化对CLT结构竖向位移的影响较大,提高CLT板间的连接刚度,可减小CLT结构竖向位移和楼层水平位移;混凝土核心筒墙体厚度增加,结构楼层水平位移平均减小9.07%,但对CLT结构竖向位移几乎无影响;一定范围内楼层数的变化对结构周期和楼层水平位移的影响较大,而对CLT剪力墙结构竖向位移的影响相对较小.     

考虑胎圈-轮辋接触关系的斜交轮胎充气工况有限元分析

采用ANSYS有限元程序,选用三维体单元、层单元以及接触单元,以9.00-20 16PR斜交轮胎为研究对象,建立了考虑胎圈与轮辋接触关系以及胎面花纹的三维有限元模型,并将计算结果与未考虑胎圈-轮辋接触关系的有限元模型计算结果进行了分析比较.