利用模态参数模型研究轮胎稳态侧偏特性

轮胎稳态侧偏特性模型是轮胎力学模型的一个重要组成部分。在静垂直模型基础上利用轮胎的侧向模态参数建立了轮胎稳态侧偏特性模型。对轮胎进行侧向激振试验得到轮胎的侧向模态参数,依据轮胎侧偏时印迹的几何变形及模态参数建模的思想,得到了侧向力分布。并由此推导出侧向力、回正力矩及侧偏刚度和松驰长度的计算表达式。计算在不同摩擦因数下的侧向力和回正力矩,结果与文献中的试验结果定性符合。而将结果转化为量纲为１的形式后与Ｆｉ－ａｌａ和桥石模型比较,结果表明两者拟合较好。     

用试验模态参数建立轮胎垂直接地动特性的平面模型

采用一种新的思想进行轮胎建模研究，即用试验模态参数建立轮胎动力学模型。模态参数通过对轮胎进行径向和切向激振试验获得，并用于构成轮胎的传递函数。静态特性计算运用零频率的传递函数。采用迭代算法计算了印迹长度及垂直载荷与摩擦力在纵向的分布。然后计算了考虑接地印迹长度的垂直接地动特性，并采用模态综合方法分析了车轮、悬架与车身组合系统的特性。研究显示了这种方法的可行性和优越性。     

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。     

利用试验模态参数研究轮胎与地面的接触

轮胎是汽车的关键部件，轮胎的模态参数反映其本质特性。用模态参数研究轮胎特性是合理的新方法，按照这一思路研究轮胎与地面的静态接触问题（静态对应于零频率），探讨其可行性。平面内轮胎模型被分成胎体和胎冠，由试验模态参数构成的传递函数表示胎体特性；弹性常数表示胎冠特性。将印迹离散为足够小的单元，地面的垂直反力和摩擦力是对轮胎的输入，在给定垂直静载荷下，采用迭代算法确定压力分布和胎体变形，理论的压力分布规律和数值都符合实际，证明可以用试验模态参数研究轮胎力学。     

轮胎垂直特性预测精度对侧偏特性的影响

该文利用轮胎模态参数建立了垂直特性和侧偏特性模型,并在垂直特性模型中计入胎侧非线性柔度,使模型预测精度得到提高。分析了不同精度的垂直特性模型对侧偏模型计算结果的影响,并与试验结果进行比较。结果表明:小载荷时胎侧非线性柔度对垂直特性和侧偏特性结果影响很小;大载荷时,胎侧非线性柔度对侧偏特性预测有较大影响,侧偏刚度预测的最大误差由-18.7%降至-11.4%。侧偏模型的预测完全符合M ag ic Form u la的描述。     

自由滚动轮胎侧偏特性的模拟研究

本文通过在轮胎印迹内垂直载荷分布理论模型中引入垂直载荷分布形状参数和修正系数,建立了比以往模型更完善的自由滚动轮胎侧偏特性理论模型以6.50 R16轮胎为例,分析了侧偏角、外倾角、垂直载荷及其分布形状参数以及垂直载荷分布质心偏布率等对其侧偏特性的影响。     

滚动轮胎在变载下水平力学特性的基本建模理论

以往的轮胎水平力学特性理论模型 ,都是在恒定垂直载荷和印迹长度不变的前提下建立的。首次提出轮胎的“接触历程”概念 ,导出了计算动载时轮胎“接触历程”的“入迹方程” ,阐明了轮胎动载水平力学特性建模机理 ,克服了动载下轮胎特性理论建模的一个基本障碍 ,建立了变载下刚性胎体时轮胎侧偏、纵滑的理论模型     

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。     

受地面接触约束的子午线轮胎的模态分析

将三维非线性有限元分析理论用于轮胎的模态分析中,探讨用有限元模型获取轮胎模态参数的方法,研究地面约束对轮胎模态参数的影响.建模时充分考虑橡胶材料的超弹性和各向异性.为控制网格划分的密度与精度,采用数字化轮廓技术,在UG软件中绘制轮胎断面曲线,将离散化后的曲线信息导入有限元分析软件ANSYS中,对其进行不同约束条件下的模态模拟仿真分析,获得了轮胎相应的固有频率和振型.还分析了不同情况下轮胎模型约束的合理施加方法.     

轮胎纵向力的神经网络模型

将人工神经网络方法用于轮胎纵向力特性的建模，建立了以滑移(转)率为变量，以垂直载荷为参变量的轮胎纵向力神经网络模型。对轮胎实测数据与神经网络模型预测结果的对比表明，轮胎神经网络模型的精度能满足工程要求，BP前馈神经网络可有效地应用于车辆轮胎纵向力特性的数学建模，且建模过程简单，模型计算较快，预测精度较高。     

基于粗糙路面接触理论的轮胎动摩擦特性研究

提出了一种基于路面特性的轮胎动摩擦特性模型,研究了接触压力、滑动速度、路面特性对轮胎作用力的影响. 基于GW改进接触模型,引入粗糙路面实际接触理论,结合滑动摩擦因数模型、一般轮胎理论模型建立了轮胎动摩擦特性模型. 定量评价了接触压力、滑动速度和路面特性对实际接触面积、轮胎动摩擦力的影响,同时指出了轮胎印迹产生的可能性状态区域. 仿真结果表明,基于路面特性的轮胎动摩擦模型能够准确地反映接触压力、滑动速度、路面特性在轮胎滑移状态下对轮胎作用力的影响.     

三维非线性有限元法在子午胎分析中的应用

以205/55ZR16轿车子午胎为例,利用Msc.Marc软件对子午胎进行了三维非线性有限元分析,分析中考虑了轮胎的材料特性、结构特点、胎圈部与轮辋的摩擦接触以及轮胎与地面的摩擦接触等,比较了轮胎的外缘尺寸、负荷-下沉量曲线以及轮胎接地印痕大小、接地压力分布等,有限元计算结果与实测结果相当吻合.文中还进一步对轮胎的带束层和胎圈部位的受力进行了分析,发现应力的分布情况与实际基本一致.     

用于静摩擦力计算的接触界面势能模型

为从理论上直接计算光滑接触平面的静摩擦力和静摩擦系数，从微观上探讨了同种金属材料摩擦副静摩擦力产生的机制，利用金属晶体的强体积效应特征构造出简化计算静摩擦力的接触界面势能模型，根据通用粘附能量函数计算接触界面势能的变化，利用能量原理计算出静摩擦力和静摩擦系数，并建立静摩擦力与固体表面能、材料微观结构参数等的关系．利用已有的试验数据进行计算，其结果具有明显的规律性，并且与超高真空原子力显微镜观察到的铜试样的试验结果吻合较好，表明所提出的方法可行．由于表面能可以灵敏地反映摩擦接触界面的状况，采用所提出的方法有望提高计算精度．     

机械弹性车轮侧向刚度的影响因素分析

为深入研究机械弹性车轮侧向力学特性,基于理论及数值仿真的方法对车轮侧向刚度影响因素进行了分析.利用能量法建立了0轮单元侧向刚度理论模型,并得到影响车轮侧向刚度的主要因素.在简化机械弹性车轮结构的基础上,建立了车轮三维有限元模型,并验证了模型的有效性.针对不同垂向载荷、0轮几何结构参数以及橡胶层剪切模量,对机械弹性车轮进行了侧向刚度特性的仿真试验.计算结果表明:随着垂向载荷、橡胶层剪切模量的增大,车轮侧向刚度均增大;随着0轮断面高宽比的增大,车轮侧向刚度呈减小趋势.通过对车轮侧向刚度影响因素的理论及数值分析,可为优化车轮刚度特性及改进车轮结构等方面的研究提供参考.     

Tire Grip Performance Simulation and Improving Method Considering the Influence of Tread Pattern Stiffness

The grip performance of radial tires on dry roads was simulated with the software ABAQUS.A sliding-velocity-dependent friction coefficient on the contact behavior at the tire-pavement interface was selected to describe friction phenomenon for tire and road interface.Anti-lock brake system(ABS) process was achieved by controlling the tire angular velocity to obtain the relationship between friction force and slip rate,while the maximum friction forces were used to evaluate tire grip performance.Physical mechanism of tire grip performance was also analyzed through the frictional force generated from the adhesion region and sliding region by considering the contact differences between the longitudinal slip and the lateral slip,and the deformation characteristics of tire pattern were also investigated.In order to improve tire grip performance,carbon fiber material was added to the tread pattern grooves.The results show that carbon fiber has a significant influence on stiffness distribution of tread patterns and friction force vector in the contact zone.Tire grip performance can be improved by controlling the stiffness distribution and deformation direction of the tread pattern.     

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.     

湿滑状态下飞机轮胎与道面摩擦特性试验

湿滑道面会造成飞机制动性能下降,影响起降安全。本文通过搭建污染跑道摩擦特性测试装置,根据飞机在湿滑道面滑跑的实际情况,对飞机轮胎在不同水膜厚度、速度、载荷条件下运行的接触力、滑移距离进行研究,分析了湿滑条件下道面摩擦特性与影响因素间的关系。实验结果表明：水膜厚度对道面摩擦特性影响显著,水膜厚度为13mm时,轮胎与道面之间的接触应力变化明显,滑移距离大幅度增加。随着速度的增加,轮胎与道面之间的接触应力呈线性增加趋势,过高的速度会增加滑水风险。轮胎载荷的增加会减少湿滑道面上的滑移距离,在一定程度上提高飞机轮胎的载荷,能有效改善湿滑道面上的摩擦特性。