三角平衡轮廓轮胎力学性能的研究

以255/30R22传统轮胎轮廓为参考对象,通过改变传统轮胎轮廓断面形状提出了一种新的轮胎断面轮廓——三角平衡轮廓,利用ABAQUS软件建立三角平衡轮廓轮胎的三维有限元模型,对标准负荷工况下骨架材料的受力、轮胎接地印痕、接地压力分布以及径向刚度等进行了分析。研究结果表明,相比传统轮廓轮胎,三角平衡轮廓轮胎的骨架材料接地区域内沿胎面横向方向整体应力分布较均匀,第1胎体层端部、第2带束层端部、两层冠带层端部变形较小,而第2胎体层端部变形较大;较小的接地印痕面积和较高的径向刚度实现了三角平衡轮廓轮胎翻转力臂的减小和真圆度的逼近,从而达到降低轮胎滚动阻力的目的。     

轮胎带束层宽度和帘线角度对滚动阻力的影响

以子午线轮胎385/65R22.5为研究对象,借助ABAQUS软件模拟其稳态自由滚动工况,并计算其滚动阻力,数值计算与试验值间具有较好的一致性.在此基础上,利用正交试验对轮胎的带束层结构进行优化设计,得到优化后的参数配置;对比分析了轮胎受载后的胎体变形及其滚动一周不同部位的能量损失.结果表明:合理调整带束层宽度有利于控制胎体整体形变;带束层帘线角度的改变对胎面与带束层的受力分配起主要作用;合理改变带束层宽度和帘线角度可提升轮胎滚动阻力性能.     

滚动轮胎接触摩擦行为的实验研究与数值分析

利用LAT 100型室内磨耗和牵引实验机测试橡胶轮试件在不同接触压力和滑动速度下的摩擦系数,得到表征胎面橡胶摩擦行为的摩擦定律.为验证所得摩擦定律的有效性,使用ABAQUS软件模拟考虑橡胶摩擦行为的橡胶轮试件稳态侧偏滚动过程,并将胎面橡胶摩擦定律应用于轮胎在较大侧偏角范围内侧偏滚动的
显式有限元模拟,考察了轮胎在不同侧偏角下的接地压力分布.结果表明,轮胎稳态侧偏响应的计算与实测结果吻合,且数值震荡控制在较小范围内.     

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。     

干燥路面上轿车轮胎侧偏特性试验

应用平台式轮胎力学特性试验机,研究了规格和胎体与胎面材料相同但胎面花纹形式不同的3条子午线轿车轮胎在模拟干燥路面上的侧偏特性,即侧向力特性和回正力矩特性.分析了胎面花纹、轮胎负荷和轮胎气压等因素对轮胎侧偏特性的影响.结果表明,在法向负荷0~7 kN,侧偏角0~15°,平台速度0~0.15 m/s,气压0.20~0.30 MPa的试验条件下,胎面刻花轮胎的侧偏特性优于纵沟花纹轮胎,其中顺向花纹轮胎的侧偏特性最佳.     

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。     

扁平化对子午线轮胎稳态温度场影响的有限元分析

以195/60R14半钢子午线轮胎为参考轮胎,用简化的方法建立了不同扁平率的有限元模型.这一简化方法的特点是单一改变断面宽度并通过选择合适的同一下沉量来保持负荷系数基本不变.根据解耦的方法计算得到了保持固定下沉量时不同扁平率轮胎的能量损耗和稳态温度场.结果表明,不同扁平率轮胎的胎肩部均为截面上温度最高的区域;随着扁平率的降低,胎肩、胎冠部的温度有明显的下降,但胎侧、胎圈部的温度几乎没有变化.     

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.     

局部受载工况下的轮胎受力分析

轮胎属于汽车唯一与地面接触的部件。轮胎性能的好坏,对汽车行驶的安全性有着极大影响。以175/70/R14轮胎为研究基础,通过有限元分析软件分析了轮胎在6种不同局部受载工况下的变形、应力、应变情况。分析表明,与正常静载工况相比,轮胎应力、应变和整体变形情况较复杂,且呈不对称性。与异物接触的胎体区域变形较大,胎侧部位和三角胶部位变形较小;应变较大区域主要集中在异物突起部,其它部位应变较为稳定。此分析结果为纠正非正常泊车,降低轮胎受损情况,消除汽车安全隐患有实用性参考价值。     

全钢丝载重子午线轮胎的有限元分析

在考虑轮胎的材料非线性、几何非线性、轮胎与地面接触的非线性情况下,建立轮胎稳态滚动的三维有限元模型.分析轮胎静态加载过程、加速过程、自由滚动过程,得到不同工况下胎圈和胎冠部位的应力云图以及帘线的等效Von mises应力,并进一步得出轮胎复合材料中帘线和橡胶之间的相时位移,发现在胎圈部位帘线和橡胶出现剥离现象,为进一步研究轮胎动态特性提供了参考.     

基于FEM与ADAMS的轮胎对整车动态性能的影响

考虑轮胎的材料、几何非线性及轮胎与地面的接触非线性,借助ABAQUS软件建立搬移拖车355/65R15型子午线轮胎的三维有限元模型。轮胎径向刚度仿真计算值与理论估算值结果对比分析验证了该模型的有效性。对轮胎稳态滚动过程中轮胎侧偏、纵向滑移工况进行了仿真分析。在轮胎稳态滚动有限元分析的基础上运用规划求解的方法对轮胎的动力学Pacejka89模型进行参数辨识,并建立基于搬移拖车系列轮胎的不同Pacejka89模型的搬移拖车动力学模型,在相同条件下分析轮胎对搬移拖车整车动态性能的影响,这些研究结果对搬移拖车轮胎的选用及整车动态性能分析提供了一定的参考价值。     

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.     

基于有限元与Adams的轮胎对整车动态性能的影响

考虑轮胎的材料、几何非线性及轮胎与地面的接触非线性,借助Abaqus软件建立搬移拖车355/65R15型子午线轮胎的三维有限元模型。轮胎径向刚度仿真计算值与理论估算值结果对比分析验证了该模型的有效性。对轮胎稳态滚动过程中轮胎侧偏、纵向滑移工况进行了仿真分析。在轮胎稳态滚动有限元分析的基础上,运用规划求解的方法对轮胎的动力学Pacejka89模型进行参数辨识;并建立基于搬移拖车系列轮胎的不同Pacejka89模型的搬移拖车动力学模型。在相同条件下分析轮胎对搬移拖车整车动态性能的影响,这些研究结果对搬移拖车轮胎的选用及整车动态性能分析提供了一定的参考价值。     

新型高精度乘用轮胎成型机的研制

为提高乘用车轮胎胎胚的精度,设计新型高精度乘用轮胎成型机结构和设备组成.在一段成型时创新设计了旋转式开合成型鼓结构,减小胎体成型时的变形;在二段成型时用新型高精度的齿轮齿条传递环结构,同步性高,夹持胎冠进行三角度点对称打压,提高胎坯圆度和均匀性.通过该二次法成型机成型的胎胚提高了动平衡性能、均匀性等关键性能指标,推动高精度乘用车轮胎工业的发展.     

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。     

非稳态条件下轮胎侧偏特性理论,试验与仿真

从理论,试验和仿真３个方面对非稳态条件下轮胎侧偏特性进行了分析与综合,以印迹的侧向和纵向“入口／附着”条件为突破口,基于稳态条件下轮胎侧偏特性理论模型,建立了考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏物性理论模型,利用低速平板式轮胎力特性试验台,设计并实现了两种非稳态侧偏试验,得到了空间域和频域内试验数据,进而辨识出模型中的４个结构参数,根据理论模型的妆始积分表达式,导出了非稳态条件下轮胎在空间域内的仿真算     

基于试验的轮胎稳态温度场分布及影响因素分析

采用转鼓试验和红外热像仪对不同工况下的轮胎表面温度进行了测试,探讨了升温、冷却过程中轮胎表面温度场的分布规律及相应机理,并通过设计正交试验分析了载荷、胎压及车速对轮胎稳态温度的影响,确定了影响轮胎表面温度的主次因素.结果表明:载荷对轮胎表面温升的影响最大,升温过程中胎肩处的表面温度最高,冷却过程中轮胎表面出现了急剧的升温过程.     

乘用车子午线轮胎滚动阻力的有限元仿真分析

运用ABAQUS软件对185/60R15、205/55R16和225/50R17三种常用乘用车子午线轮胎的滚动阻力进行了仿真分析。讨论了各个材料组成部分对轮胎滚动阻力的影响。为提高计算效率,在仿真模型中利用边界约束取代轮胎与轮辋的装配。轮胎模型运用加强筋单元模拟轮胎复合材料的帘线结构,Yeoh材料模型描述橡胶材料,以获得不同结构、不同材料特性的轮胎在标准负荷和胎压下的滚动阻力。三个轮胎的仿真结果与转鼓试验的一致性表明,有限元方法可以对乘用车轮胎的滚动阻力进行有效的仿真评价。     

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.     

侧垂向力耦合模型的轮胎多边形磨损分析

多边形磨损是汽车轮胎磨损研究中的新课题,具有重要的理论价值和研究意义.考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,建立了基于LuGre摩擦模型的轮胎侧、垂向力耦合的动力学模型.根据自激振动理论,得出轮胎多边形磨损与胎面的侧向振动有关,磨损边数近似等于胎面的侧向振动频率与车轮滚动频率之比,并通过仿真得到了能够引起胎面自激振动的车速和车轮前束角范围.结果表明,所建模型能很好地解释轮胎多边形磨损的形成机理,为减小或消除轮胎的自激振动提供了理论依据.