轮胎/路面接触问题分析

在研究轮胎／路面静态接触问题中，采用了直接将接触面间约束条件作为边界条件施加到系统中的求解方法．该方法避免了应用传统的Lagrangian乘子法引起的系统变量数的增加，同时也避免了由于罚函数法中罚数选取不当给系统数值的稳定性造成的影响．数值分析表明，该方法能够准确有效地对轮胎／路面的接触问题进行分析．     

子午线轮胎静态接触特性分析与研究

采用ANSYS软件非线性分析技术，通过三维体单元、层单元和接触单元，建立了60系列的R15型子午线轮胎的三维有限元模型。根据相对运动的原理，使用Pilot节点控制刚性目标面压向轮胎，得到了在静态接触过程中轮胎各部位的形态变化、应力分布和接地区印迹分布，为进一步进行子午线轮胎的动态接触分析和结构优化设计奠定了基础。     

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.     

装配对角接触球轴承接触特性影响分析

为了探索角接触球轴承装配过盈和轴向预紧对接触特性的影响及规律,基于赫兹接触理论及假设条件建立球轴承接触角、接触尺寸和接触应力的理论计算模型,以7206C型角接触球为对象构建有限元装配接触模型,确定配合过盈量和预紧量的加载及约束方案。通过有限元解析和理论计算获得装配体中角接触球轴承的接触区域形状、接触应力和接触角数值。结果表明:配合过盈使接触区域成圆形分布,且接触应力低、接触角略小于初值;轴向预紧使接触区扩大成扁长椭圆状且接触应力较高、接触角明显大于初值;综合装配预紧使接触形状、接触应力和接触角趋于稳定,轴承支承刚度提高。     

用模态方法分析轮胎印迹内摩擦力及不同表面垂直特性

模态参数反映了物理系统的本质特征。利用模态参数对轮胎的垂直特性进行了建模,建立了接地印迹内摩擦力分布的计算模型,其结果与实验结果相符合。还发现轮胎的垂直特性与地面和轮胎之间的附着系数有关,这是以往建模方法所不能做到的。分别对轮胎与平面、轮胎与转鼓曲面相接触的垂直特性进行了建模。两者之间的关系与以往基于试验的经验公式所得结果是一致的。显示出利用模态参数对轮胎不同工况特性建模的优越性。     

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。     

纳米级粗糙峰法向接触特性研究

为了突破有限元法在微观尺度下界面接触特性分析中的局限性,采用分子动力学方法研究纳米级粗糙峰的法向接触行为。利用大规模原子/分子并行模拟器(LAMMPS)建立3种不同半径的Cu单粗糙峰与金刚石刚性平面法向接触的分子动力学模型,从原子尺度模拟纳米级粗糙峰法向接触动态过程,分析法向接触力、实际接触面积、接触应力等参量的动态变化特性。结果表明：粗糙峰半径一定时,法向接触力、接触应力、实际接触面积与接触变形率正相关;接触变形率一定时,法向接触力、接触应力、实际接触面积均随粗糙峰半径的增大而递增;不同于宏观接触行为,由于原子间相互作用力,纳米级粗糙峰在法向初始接触阶段出现负的法向接触力以及非零的实际接触面积;粗糙峰的接触变形过程伴随着原子位错以及应力集中。     

轮胎与沥青路面微观摩擦接触特性的分子动力学模拟

为了精确表征轮胎与路面微观摩擦接触特性及分子作用力效应,利用分子动力学模拟分析方法建立轮胎(聚异戊二烯)和集料(二氧化硅)三维单体模型和界面接触模型,在纳米尺度上研究轮胎和集料的微观构造和接触特性.模拟结果表明：链状聚异戊二烯分子链为螺旋状结构,分子间隙较大,易产生较大变形,而二氧化硅则为典型脆性材料,表面较为平整;界面接触模型以二氧化硅为固定基底,聚异戊二烯单链在其上匀速滑动,二者间距离为0.5 nm.接触界面摩擦特性模拟结果表明摩擦系数随着速度增加而变小,其变化趋势与实验结果相同,证明模拟结果有效.     

3D粗糙表面的数字化表征与接触特性分析

为了研究粗糙表面的复杂接触力学行为,提出了一种关于微观两粗糙表面接触的有限元分析方法.通过3D粗糙表面的数字化表征方法,获得了具有不同统计特征的高斯或非高斯粗糙表面,在此基础上,通过自下而上的三维建模与六面体网格划分,构建了两粗糙表面接触的精细有限元分析模型.在不同法向载荷的作用下,分析了微观结合面的变形、接触压力、真实接触面积等接触特征及其加载卸载特性,揭示了结合面的力学行为规律,为微观粗糙表面的性能预测提供了一种有效的途径.     

轮胎对路面不平的平滑作用

本文用随机过程理论,推导了刚性轮在具有平稳高斯分布的随机不平路面上及按ISO 5008—1976(C)所建造的较粗糙跑道上滚动过程中,对路面不平平滑后的某些统计特性的计算公式,并试图以等效直径的刚性轮对路面不平的平滑作用来代替轮胎对路面不平的平滑作用。     

车辆荷载下半新载重轮胎接地行为试验

在岛津AG-225TA万能试验机平台上,利用自行开发的工装,选用半新轮胎进行了车辆荷载下载重轮胎接地行为的试验研究.结果发现:同样的车辆荷载下,轮胎在刚性路面和柔性路面具有不同的接地面积和接地形状.通过对试验数据的处理,给出了轮胎在不同类型路面接地面积的计算公式和接地形状量化公式.     

双粗糙表面接触模型中微观摩擦系数的确定

通过考察双粗糙表面接触模型中微观摩擦系数的取值对接触表面的法向变形与法向载荷关系的影响,研究了磨削表面接触模型中微观摩擦系数的取值问题。采用表面轮廓仪测量磨削表面的轮廓数据,然后建立二维弹塑性有限元模型,计算不同微观摩擦系数时试样的法向变形与法向载荷关系。计算结果表明,接触表面间的微观摩擦系数对低面压下的接触变形影响比较大,载荷比较高的时候,摩擦系数的取值并不显著影响接触变形。在微观摩擦系数不为零时,法向变形与法向载荷关系曲线存在一个下陷区,摩擦系数越小,下陷区越小。与实验结果对比,发现忽略摩擦系数的计算结果与通过实验获得的法向变形与法向载荷关系最为接近,双粗糙表面接触模型中忽略微观摩擦系数比较合适。此外还根据计算结果研究了微观摩擦系数的取值对最高接触应力和真实接触面积的影响,发现忽略微观摩擦时,接触应力水平降低,真实接触面积有减小的趋势。     

静电理论中摩擦问题的研究

利用静电理论中的“偶电层”模型,研究了静摩擦与动摩擦的微观机制,进一步完善了摩擦的分子-机械理论。给出了静摩擦系数和动摩擦系数的公式。     

橡胶轮胎与路面间摩擦模型及分析

提出了一种建立于摩擦学和物理学原理上的橡胶轮胎与路面间摩擦系数与摆动角度的关系模型，可为摩擦测定设备提供理论基础，并用于预测摩擦系数的大小。该模型分析了不同滑动长度下摩擦系数和摆动角度的特点和必须满足的条件。实际摩擦试验表明该模型预测不同滑动下摩擦损耗功的变化与实际较为符合。该模型为进一步研究轮胎摩擦理论及摩擦系数测定技术提供了依据。     

考虑水膜厚度影响的道面轮胎间动态摩擦模型

针对考虑水膜影响的现有摩擦模型无法利用现场测试数据修正并应用于动态摩擦过程分析,提出了道面-轮胎间动态摩擦模型.该模型以平均集总Lugre模型为基础,考虑了水膜厚度、飞机速度、胎压、道面表面构造幅度和滑移率等因素影响下通过实验和数值回归等手段获取参数,用于道面动态摩擦性能的评价预估.通过上海浦东国际机场的现场实测数据,修正模型物理意义明确,具有较高的预估精度,该模型利用现场实测数据获取参数,适用于实际道面安全管理.     

含磨屑粗糙表面接触滑动摩擦副温度场的计算

接触温度是评价摩擦副工作性能好坏的一个重要因素,对粗糙表面、特别是含磨屑粗糙表面接触温度场求解尚缺乏深入研究。介绍了粗糙表面及含磨屑粗糙表面线接触滑动摩擦副接触温度场的求解过程及方法,分析了光滑表面、粗糙表面及含磨屑粗糙表面接触温度场分布,探讨了表面接触温度对滑动摩擦副胶合及咬死的影响。结果表明：粗糙表面温度场较光滑接触表面温度场有明显的提高,在粗糙度影响系数的０．１、０．５时,接触区温度分别增加     

基于分形接触的湿度对静摩擦因数影响分析

采用分形接触模型推导并计算了由水膜的弯月面效应引起的附加静摩擦力,得到了由水膜的弯月面效应引起的附加静摩擦力的表达式,表明随着分形维数D的增大和分形粗糙度G的减小,计算的附加静摩擦系数增大,同时随着相对湿度的增加,水膜厚度增加,附加的静摩擦系数增加.     

多绳摩擦提升设备过卷动特性

本文论述了多绳摩擦提升设备过卷动特性分析力学模型建立及动张力的计算方法。并通过实例分析,得出了一些有关多绳摩擦提升设备过卷问题的重要结论。     

基于载荷非均匀分布的轮胎侧偏特性研究

为了研究速差转向过程中的轮胎工作状态,提出了一种基于二维载荷分布规律的轮胎侧偏特性的一般理论模型.根据此模型对速差转向车辆的轮胎工作状态进行分析,推导侧向力及回正力矩表达式,提出了起滑曲线的概念,并给出了相应的简化方法.分析表明,在考虑轮胎横向载荷非均匀分布的情况下,轮胎侧偏特性与以往的横向平均载荷分布模型存在较大差别.