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。     

求解一维无约束优化问题的高阶收敛方法

提出一种新的求解一维无约束优化问题的高阶收敛方法,并给出其收敛性的证明.在迭代公式的推导过程中,使用目标函数f(x)的泰勒展式来近似其三阶导数.数值试验结果表明方法是有效的.     

基于误差修正的复杂翻边切边线优化设计

对复杂翻边的切边线优化设计进行了研究,提出了一种基于误差修正的预测复杂翻边切边线的迭代方法,在LS-DYNA有限元仿真的基础上,根据仿真轮廓与目标轮廓的形状误差来修正毛坯形状.结果表明,经1～2次迭代修正后得到了精确的切边线形状,在程序中实现了LS-DYNA求解器的自动调用,提高了切边线的优化效率.同时,通过对某翻边件的仿真模拟及物理实验,验证了该迭代方法的有效性.     

约束条件下机翼的多目标响应面优化方法

本文提出一种在较强的工程约束条件下,开展机翼优化设计的高效率多目标方法。文中综合升力线理论和RANS的流场计算方法以及数学近似的响应面方法,研究在多种工程约束条件下,巡航设计点中升阻比和翼根弯矩的多目标优化问题。采用分步嵌套优化的方法,首先,固定平面形状外形,优化展向的扭转角分布;然后优化固定拓扑形式下的平面形状参数,对于每一个平面外形,展向扭转角分布的优化为平面形状优化的内迭代;最后通过响应面的结果得到双目标的近似Pareto锋面。该方法对完成特定约束条件下的气动设计具有参考价值。     

多种约束条件下机翼的双目标响应面优化方法

提出一种在较强的工程约束条件下,开展机翼优化设计的高效率多目标方法。综合升力线理论和RANS的流场计算方法以及数学近似的响应面方法,研究在多种工程约束条件下,巡航设计点中升阻比和翼根弯矩的多目标优化问题。采用分步嵌套优化的方法,首先,固定平面形状,优化展向的扭转角分布;然后优化固定形式下的平面形状参数,对于每一个平面外形,展向扭转角分布的优化为平面形状优化的内迭代;最后通过响应面的结果得到双目标的近似Pareto锋面。该方法对完成特定约束条件下的气动设计具有参考价值。     

双边定时截尾下Pareto分布的参数估计

在双边定时截尾样本下,用极大似然法求Pareto分布中形状参数的估计,由于似然方程较复杂,无法得到参数的显式表达式,但是可以证明极大似然估计是唯一存在的. 由于EM算法是处理缺损数据的一种有效方法,因此利用该算法来求参数的估计问题.用EM算法得到了形状参数估计的迭代式,借助Louis遗失信息原则得到了估计的渐近方差,根据中心极限定理得到了形状参数的近似置信区间.随机模拟结果表明形状参数的EM估计收敛到其极大似然估计.实例给出了不同样本下参数的点估计和区间估计.     

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。     

基于约束优化的T样条曲面形状修改

本文针对T样条曲面的形状修改问题,提出一种基于约束优化的修改方法,得到计算T样条曲面新控制顶点的显式公式与线性系统,并给出实例以展示该方法的效果。     

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.     

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.     

轮胎花纹结构对喇叭效应影响规律研究

基于软件LMS Virtual.Lab对轮胎喇叭效应进行了声学边界元数值模拟研究。首先运用快速多级边界元方法分析比较了三种不同花纹结构轮胎的噪声放大作用的差异;并验证仿真模型的正确性。然后分析纵沟花纹轮胎三种不同结构参数对喇叭效应的影响。通过分析验证了轮胎表面结构会对喇叭效应产生影响。结果表明:花纹沟拔模斜度越大,对轮胎噪声的放大作用越强;花纹沟的深度越深,对轮胎噪声放大作用越弱;轮胎胎冠呈圆弧状时,对轮胎噪声的放大作用会有所减小。     

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.     

轮胎花纹性能的优化设计

对于轮胎的花纹设计,选取轮胎的抓地力和降噪音作为评价指标。对抓地力:对轮胎行驶过程中受力分析,借助物理知识得出轮胎的抓地力的近似计算公式,代入数据进行验证,根据验证结果,设计出抓地性能好的轮胎花纹。对轮胎噪音:根据花纹槽的波形,对花纹槽的发声系统进行动力学分析,综合考虑轮胎的干涉与合成,得出轮胎噪音的公式表示,结合理论分析,设计出轮胎噪音很弱的轮胎花纹。最后综合以上两个方面,根据不同的具体情况设计对应的轮胎。     

基于随机有限元的结构优化设计

主要探讨了用随机有限元法分析结构可靠度及优化设计的方法,优化方法采用直接法中有代表性的复形法,设计中考虑了荷载和抗力的随机性;优化模式中,用强度、稳定等的可靠性约束取代传统的优化模式中的确定性静态约束,进行结构体形优化．最后对工程实例进行分析计算,得出一些有益的结论．     

子午线轮胎复杂胎面花纹有限元网格自动划分方法

为提高复杂胎面花纹有限元模型的建模效率和网格质量,基于节点构建三维网格的方法和保角映射技术,提出了一种复杂胎面花纹有限元网格自动划分的方法。即通过MATALB编制程序,将花纹外轮廓由曲线变换为直线,并根据花纹尺寸参数在截面内建立分层线,使之与花纹展开图二维网格模型直接对应,再通过投影的方式获取所有节点信息,并按照右手定则分类连接单元节点。在此基础上,对生成的花纹网格模型进行还原和排序,实现自动生成完整的胎面花纹有限元网格。利用ABAQUS软件进行轮胎径向刚度和接地压力的仿真,结果表明：与传统建模方法相比,该方法不仅能大幅提升花纹有限元建模效率,还保证了有限元网格具有较高的质量,仿真结果与试验结果基本一致,可见该方法能更加准确、有效地模拟复杂花纹轮胎的实际情况。     

重型货车轮胎接地压力分布实测

目前路面力学大部分相关研究都把轮胎接地压力简化为圆形均匀分布,这与实际有很大的差别.轮胎接地压力分布随着轮胎的胎压、负荷、花纹甚至使用年限的不同而有很大不同,且呈明显的非均匀分布.为此利用自主开发的轮胎接地压力测试仪,进行了重型货车不同花纹轮胎在不同轮胎胎压和不同负荷作用下的接地压力分布测量.     

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。     

舰载直升机系留优化设计

在系留计算的基础上，对舰载直升机系留进行了优化设计．建立了合理的优化设计数学模型，对系留方案的优选和舰甲板系留点位置的调整分别采用了筛选法和逐步调整的试算法，进一步改进了舰甲板系留点的布置，使系留索的张力分配合理．优化设计计算取得了满意的结果     

3-D轮胎模型滑水仿真分析

建立了基于Ls-dyna软件进行水滑评价的3-D轮胎有限元模型.通过仿真计算,模拟了楔形水膜逐渐被挤入轮胎花纹沟槽并沿花纹沟槽排出时的情形,得出了轮胎在干、湿路面上运行时轮胎与地面接触力与轮速之间的关系曲线,验证了水膜厚度与临界滑水速度的关系.研究结果对轮胎的设计和改进具有一定的指导意义.