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.     

积水路面轮胎部分滑水数值模拟

为揭示部分滑水状态下轮胎路面作用机理,采用有限元数值模拟方法,分别建立了175-70-R15型轮胎模型和水-空气复合水膜模型,并基于耦合欧拉-拉格朗日法建立了三维充气花纹轮胎滑水数值模型.探讨了水膜厚度和轮胎速度对汽车轮胎受力状态的影响,分析了轮胎所处运动状态对部分滑水过程的影响.计算结果表明:随着水膜厚度的增加,水流竖向托举力增加,纵向附着力减小,轮胎更早地进入完全滑水状态;随着轮胎行驶速度的增加,水流纵向拖拽力大幅增加,同时随着水膜的增厚,这种增加趋势更加明显;回归得到了轮胎受到的水流竖向托举力与水膜厚度和行驶速度的关系式;相比于自由滚动,轮胎处于ABS状态时,更早进入完全滑水状态.     

汽车制动时湿滑路面对运行状态的影响分析

路面湿滑状态影响行车安全性。研究汽车在不同湿滑路面上制动时的运行规律及轮胎受力情况,有助于探索雨天交通事故发生机理。将轮胎接地面的湿滑程度分为五类,采用机械系统动力学仿真软件,构建了整车模型、轮胎模型及路面模型,分别模拟了汽车在各种路面上制动时的纵向位移、横摆角、横向位移变化情况。并通过分析胎—路作用力,解释了汽车运行参数变化的原因。研究结果表明,汽车制动时的运行参数与路面湿滑状态密切相关,轮胎接地两侧路面的湿滑程度及其差异性越高,则汽车运行安全性越低;两侧路面湿滑程度不均衡虽然有可能使得制动距离缩短,但是汽车横向位移变化率却极大,容易发生因横摆角过大出现急转的危险。     

轮胎接触面对车－简支梁桥耦合振动的影响

现有分析车一桥耦合振动的研究中,都假设移动车辆与路面的接触关系为点接触．事实上,轮胎与路面是通过面接触的,通过建立新的三维车轮模型,分析了面接触对车一桥耦合振动的影响,将车轮与路面的接触面简化为长方形,通过接触面间的位移协调条件和力相互作用建立车一桥耦合振动方程,同时还研究了接触面对车一桥耦合振动的影响。     

斜交轮胎的三维有限元模型

利用AUTOCAD绘制轮胎断面轮廓图和材料分布图;编写AUTOLISP程序实现CAD与ANSYS的接口;采用ANSYS有限元程序中的三维体单元、层单元建立的斜交轮胎(9.00-20-16PR)的三维有限元模型可有效地用于轮胎的非线性有限元分析。从而进一步完善了斜交轮胎三维有限元模型的技术。     

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.     

基于修正的轮胎刷子模型的轮胎纵向力分析

在轮胎结构简化的基础上,建立了修正的轮胎刷子模型,并推导了轮胎纵向力的表达式.分析轮胎与地面之间的接触情况,建立动摩擦椭圆与静摩擦椭圆,分别求解附着区纵向力和滑移区纵向力,并对两者的关系进行分析.根据轮胎胎面与胎肩刚度的不同,求解胎面纵向力和胎肩纵向力,同时考虑刚度对接地印迹长度的影响.当滑移率在0.0~0.2之间时,修正的轮胎刷子模型、魔术公式与实验所得纵向力的结果基本一致.文中方法有助于轮胎的优化设计.     

内支撑式RFT零压行走机理分析

为提高内支撑式安全轮胎(RFT)零压续跑能力和指导内支撑结构设计,基于子午线轮胎随气压减小的接地印迹变化及径向变形规律,建立了内支撑式安全轮胎零压滚动弹簧-阻尼模型和零压行走刷子模型,分析了零压滚动工况下轮胎纵向力、侧向力和回正力矩产生的机理和与充气轮胎行走行为的差异。利用三维参数化特征建模技术完成了带有内支撑的安全轮胎装配体设计,并制作样件进行了台架性能试验。试验结果表明:所提出的理论模型及其揭示的行走行为和规律,对安全轮胎内支撑结构设计与性能改进具有借鉴意义。     

超导电动磁浮列车悬浮和导向特性

以超导电动磁浮列车为研究对象,建立了单个转向架与悬浮和导向线圈的场-路-运动耦合数值模型,然后对该模型进行求解并验证了其正确性。基于该模型,分析了不同垂向位移和横向位移下单个转向架所受的悬浮力与导向力,并揭示了无交叉连接和交叉连接“8”字形线圈之间的关系。结果表明：无交叉连接“8”字形线圈产生的作用力主要为悬浮力,交叉连接“8”字形线圈产生的作用力主要为导向力;随着横向位移的增大,导阻比先增大后减小;随着垂向位移的增大,浮阻比先增大后减小。     

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.     

子午线轮胎非线性分析的分片Rayleigh-Ritz法

基于 Reddy型高阶剪切精化理论 ,将力学分析中的 Rayleigh- Ritz法与曲面几何造型中的Bezier函数相结合 ,构造出分片的 Rayleigh- Ritz半解析解 ,获得了精度可控的轮胎内力、变形和层间应力 .分析了轮胎在均匀内压作用下的变形和各层材料的应力 ,并应用商用软件 Marc对复合构造轮胎作了三维有限元分析 .比较结果表明 ,文中的轮胎模型和有限元模型的分析结果相当吻合     

智能轮胎状态信息估算研究综述与展望

智能轮胎技术能够将轮胎与路面的相互作用信息第一时间反馈到汽车的控制系统,对汽车的行驶安全性、经济性以及舒适性等起着至关重要的作用。主要从轮胎力估算、路面条件识别、轮胎滑水监测、轮胎磨损监测以及状态信息控制应用等角度梳理了智能轮胎状态信息估算的中外研究进展,并展望了智能轮胎技术的未来发展趋势及可能面临的挑战。     

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.     

影像建模技术在轮胎花纹逆向建模中的应用

针对三维激光扫描建立轮胎花纹模型的方法存在设备成本高、外业任务量大、操作过程复杂等问题,提出了基于轮胎影像的全自动三维建模方法。通过对三维模型绝对定向,利用数码相机采集影像数据,导入Recap软件进行处理和后期模型修整逆向建立高精度轮胎花纹三维模型。利用最小二乘平面拟合法确定标识点中心坐标,计算标识点之间的距离,通过对比光栅扫描仪扫描的点云模型与本研究方法建立的三维模型特征点之间的距离,评估本方法的建模精度。结果表明,利用影像建模技术能快速重建轮胎花纹模型,且相对于光栅扫描仪建立的三维模型,该建模精度达到1.108mm,符合轮胎花纹的建模需求,且模型表面纹理更加真实。基于一定的操作准则,通过数码相机拍摄的影像资料能较好的完成轮胎花纹三维建模工作。     

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.     

斜交轮胎充气状态下三维有限元分析

采用ANSYS有限元程序中的三维体单元、层单元建立了9.00-20 16PR折线花纹载重斜交轮胎的三维有限元模型;分析了轮胎在充气状态下的整体变形、应力、应变以及帘布层层间切应力分布状况,找出了若干斜交轮胎产生肩空与侧脱的原因,从而验证了本模型的正确性以及有限元分析方法在斜交轮胎中应用的可行性.     

沥青路面在半正弦荷载下的力学响应

研究轮胎/路面的接触印迹特征及随机荷载作用特点,采用ABAQUS软件构建路面结构三维有限元模型,对半正弦荷载作用下的沥青路面力学响应进行分析。结果表明,半正弦荷载作用下沥青路面的上面层和中面层出现应力应变集中,应力应变值随路面深度的增加而逐渐减小;沥青路面的竖向、横向及纵向应力最大值均出现在上面层,且竖向应力最大,横向应力次之,纵向应力最小;竖向、横向应变最大值出现在上面层,纵向应变最大值出现在上-中面层,且路面结构内部出现反复的纵向拉-压变形,这很可能是沥青路面轮迹带附近材料产生疲劳损坏的根本原因。另外,荷载作用时间和路面温度对沥青路面应变的影响要大于其对应力的影响,路面温度的升高导致应变增大且延迟了残余应变的恢复时间。     

湿滑路面汽车轮胎滑水性能影响因素仿真

为了研究湿滑路面上汽车轮胎滑水性能影响机理,基于有限元软件ABAQUS,分别建立了轮胎模型和轮胎滑水模型,对滑水模型进行试验验证和静态分析。基于轮胎运动边界方程和水流控制方程,对轮胎滑水性能的影响因素进行仿真分析。仿真结果表明：轮胎临界滑水速度随着轮胎气压、负载和花纹沟槽深度的增大而增加;随着路面水膜厚度增加,轮胎临界滑水速度减小。探究各种因素对轮胎滑水性能的影响,为轮胎的开发和设计提供参考。     

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。     

斜交轮胎静态接地工况的有限元分析

建立了斜交轮胎(9.00-20 16PR)静态接地三维非线性有限元模型,分析了轮胎静接地状态下接触应力分布、接触印痕以及充气压力、下沉量对轮胎接地状态的影响,并给出了垂直载荷与下沉量以及最大接触应力与充气压力、下沉量的关系曲线.