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。     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

三角平衡轮廓轮胎温度场的模拟

三角平衡轮廓轮胎是一种新型的轮胎结构,其特征在于胎肩处和胎侧处放置高强度的支撑块来提高轮胎的性能。本文基于ABAQUS软件建立255/30R22轮胎和三角平衡轮廓轮胎的三维模型,模拟两种轮胎以60 km/h稳态滚动的工况,研究了255/30R22轮胎和三角平衡轮廓轮胎在稳态滚动过程中的温升过程。结果表明,与255/30R22轮胎相比,三角平衡轮廓轮胎提高了胎侧的刚度使胎侧生热减少,支撑块拉直了胎面使胎面变形减小,所以胎侧和胎面的温度较低;三角平衡轮廓轮胎胎体反包处的温度较255/30R22轮胎低很多,避免出现胎体脱层破坏。     

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。     

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。     

单轴轮胎走行部APM车辆的动力学性能

考虑走行轮胎的侧偏效应和滤波效应,使用线性轮胎模型建立了中央导向的单轴轮胎走行部自动导向捷运系统(APM)车辆的动力学方程和Simulink仿真模型,并仿真分析了导向轮与导向轨不同接触状态对APM车辆的曲线通过性能和运行平稳性的影响.仿真结果表明:导向轮设置初始预压力不会明显改善曲线通过性能,但会显著恶化APM车辆的横向平稳性;导向轮与导向轨的间隙增加了通过曲线时走行轮的侧偏力和导向轮的导向力.综合考虑曲线通过性能和横向平稳性,导向轮与导向轨之间应留间隙,但需要控制在0~5mm.     

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。     

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.     

避险车道末端消能轮胎布置方式对吸能特性的影响

避险车道末端的消能轮胎是对制动床上失控车辆进行强制减速消能的设施,消能轮胎的布置方式影响消能性能.为此,首先利用LS-Dyna软件建立8R22.5轮胎有限元模型并验证;其次对轮胎进行径向压缩试验和轴向压缩试验;最后使用整车模型与消能轮胎分别进行水平堆放和竖直堆放碰撞试验.从失控车辆速度、加速度以及碰撞接触力等方面分别对两种堆放布置方式进行对比研究.仿真结果表明:竖直堆放布置方式的消能轮胎的制动效率比水平堆放高,且更适合运用于场地条件受限制的避险车道末端;采用水平堆放布置方式的消能轮胎在最大吸能量以及对车辆及乘员的保护性能方面效果更好,场地条件允许情况下应优先采用水平堆放的布置方式.     

智能轮胎——轮胎智能制造的机遇与挑战

 智能轮胎是信息技术和轮胎技术深度融合的产物,为轮胎智能制造的信息化、智能化和网络化创造了极好的发展机遇。智能轮胎的状态监测方法为轮胎生产、仓储、运输、销售和维修服务全生命周期的信息化管理提供了便利;其建模与控制技术方便了轮胎数字化设计与虚拟仿真的实现,为轮胎制造过程的智能化提供了便利;轮胎状态自动调节系统收集轮胎在不同路面状况、不同轮胎压力和不同速度下的信息,方便进行轮胎性能的分析,为轮胎制造过程的网络化提供了便利。但智能轮胎相关的轮胎材料和制造技术、传感器和芯片技术、实验测试技术以及智能化应用方面还存在一定的局限性,对智能轮胎技术在轮胎智能制造过程的实施提出了挑战。     

废旧钢丝错体再制造工程翻新轮胎工艺及补强机理

为了提高工程翻新轮胎的承载及抗刺爆性能,利用废旧子午线轮胎钢丝作为补强体,采用镀层法,通过废旧钢丝表面镀铜-镀锌处理,设计了废旧子午线轮胎钢丝错体再制造工程翻新轮胎生产工艺,主要包括局部修复与补强工程子午线轮胎钢丝帘线断裂层工艺、旧胎体层与翻新胎面胶层之间补强一层子午线废旧轮胎钢丝帘布层工艺.分析了废旧子午线轮胎钢丝错体再制造工程翻新轮胎补强作用机理,有效实现了废旧钢丝与轮胎橡胶的黏合,并对错体再制造工程翻新轮胎技术优势进行了分析,采用模硫化法对26.5R25全钢工程机械子午线旧轮胎进行了错体再制造翻新生产.结果表明,废旧钢丝错体再制造工程翻新轮胎承载能力和抗刺爆能力大大增强,其使用寿命为同型号普通翻新轮胎的1.2倍,接近同型号新轮胎的使用寿命,综合性能表现良好.     

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。     

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”。     

实测重型货车轮载作用下沥青路面力学响应

利用自己实测的轮胎接地压力分布，分析了重型货车不同轮胎，在不同胎压和不同负荷作用下，沥青路面结构层的力学响应．分析发现，相同型号不同花纹的轮胎，对路面结构的力学影响并不相同；不仅车辆负荷超载时对路面结构有不利的影响，当轮胎胎压超过容许范围时，即使负荷不超过额定轴载，对路面结构的不利影响也十分显著．