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。     

利用试验模态参数建立轮胎滚动模型

为发展整车试验场模拟计算(virtualprovingground)和深入理解弹性轮胎滚动运动学及动力学机理,利用轮胎的模态参数直接对轮胎在平面上的滚动建立了便于离散计算的时域仿真模型。该模型可模拟轮胎时域滚动的动态过程并可计算出不同工况下的滚动特性、有效滚动半径、垂直刚度以及印迹内变形和分布力。计算结果揭示了以往模型难以描述的微观现象,与以往文献的试验研究结果定性一致,充分显示了模型的合理性。可作为发展轮胎在不平路面上滚动时域模型的基础。     

载重子午线轮胎稳态滚动有限元分析

以ABAQUS软件为平台,建立了子午线轮胎稳态滚动分析的三维有限元模型.在有限元模型中充分考虑到轮胎材料、结构的复杂性,轮胎与轮辋过盈配合,轮胎与地面的摩擦等状况,对轮胎在标准气压、额定载荷下的不同滚动状态进行了模拟.分析了不同工况下轮胎接地面的法向应力、摩擦应力和带束层帘线应力分布等滚动特性,为轮胎的结构设计、振动与噪声分析提供了依据.     

乘用车使用低滚动阻力轮胎的节能减排分析

由于全球汽车保有量的不断增加,导致汽车对环境的污染日益恶化,为了更好地保护环境,人们开始追求低碳生活,以改善生存环境,减少汽车对环境的污染。根据乘用车辆使用低滚动阻力轮胎和普通轮胎进行对比,采用试验数据对比及数理统计方法,分析低滚动阻力轮胎在节能环保上的作用,探讨低滚动阻力轮胎的节能减排优势,实现推广使用低滚动阻力轮胎。     

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.     

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。     

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.     

不同环境温度下的织物芯输送带压陷滚动阻力仿真研究

随着带式输送机绿色节能要求的提高,如何有效减小压陷滚动阻力成为重要课题。为研究环境温度对带式输送机压陷滚动阻力的影响规律,并克服实际工程数据检测难这一困难,提出一种围绕环境温度的有限元仿真方法。以织物芯带式输送机为研究对象,通过SolidWorks建立三维模型,之后利用ANSYS Workbench有限元分析软件开展在不同环境温度下的压陷滚动阻力仿真研究,其中使用Mooney-Rivlin的两参数模型定义输送带覆盖层材料。结果表明,环境温度的升高使得压陷滚动阻力逐渐减小。研究结果为带式输送机绿色节能提供了依据。     

子午线轮胎的动态特性仿真分析与评价

鉴于有限元分析方法具有仿真精度高、可以获得滚动过程中接触应力变化和内部应力变化的优点,文中采用有限元隐式分析和显式分析相结合的方法来研究轮胎的动态特性。以215/60R16型号子午线轮胎为研究对象,建立了三维轮胎的有限元仿真模型,在转鼓试验机上进行冲击速度和冲击角度分别为10 km/h和90°、60 km/h和45°的两组凸块冲击试验,获得轮轴中心垂向力、纵向力和侧向力响应。结果表明,仿真结果与试验结果吻合良好,验证了利用有限元分析方法预测轮胎动态特性的有效性。     

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））。     

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。     

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.     

轮胎与土壤相互作用的数学模型和实验研究

建立弹性轮胎与松软地表的相互作用的数学模型，研究土壤参数、轮胎参数和车辆性能的关系，对轮式越野车辆的设计选型和性能预测具有重要意义。该数学模型，考虑了轮胎与土壤交界面上的切向应力对垂直方向力的平衡，提出了体积变形量的概念，将在硬路面上测量到的弹性轮胎的变形特性转化到松软地表上。采用迭代算法，对弹性轮胎在不同松软地表上的轮胎变形、下陷，轮胎的牵引力、滚动阻力、扭矩、牵引因数、牵引效率进行了计算。利用研制的轮胎牵引驱动性能的电测实验装置和土壤特性的车载测量系统，在塔克拉玛干沙漠腹地分别对土壤特性和轮胎性能进行了现场实验。实验表明，计算结果和实验结果符合的较好。利用数学模型对弹性轮胎在松软地表的性能进行了预测分析。     

反式聚环戊烯橡胶在轮胎胎肩胶中的应用研究

对合成的3种不同相对分子质量的反式聚环戊烯橡胶（TPR）用于轮胎胎肩胶进行了研究,结果表明：与使用天然橡胶（NR）及顺丁橡胶（BR）/NR并用胶相比,TPR硫化胶的回弹性、老化性能、耐磨性和低温性能优异,耐疲劳性能好,动态生热低,滚动阻力小,抗湿滑性稍差,拉伸强度和撕裂性能较差;TPR/NR并用硫化胶与NR相比物理性能有所改善,耐老化性、耐磨性和低温性能优异,回弹性、耐疲劳性及动态生热相当,滚动阻力小,有较好的动态力学性能。相对分子质量较低的TPR2具有较佳的综合性能,TPR不适合单独应用于轮胎胎肩胶,其与NR并用具有较好效果。     

基于ANSYS的曲轴圆角滚压有限元仿真分析

根据曲轴圆角滚压加工过程,采用ANSYS/Workbench仿真软件建立相应的有限元模型,通过改变滚压力和滚压圈数对比分析曲轴滚压后的应力和应变分布状况,为曲轴圆角滚压参数的设置提供参考.仿真结果表明,合理的滚压力可以有效地提高滚压后产生的残余压缩应力和应变,合理的滚压圈数可以在保证有效压缩应力和应变的情况下减少滚压圈数,提高加工效率.