基于有限元的轮胎与路面间的摩擦仿真研究

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1、分类号:U27；U4610710-2015122040硕士学位论文基于有限元的轮胎与路面间的摩擦仿真研究米伟导师姓名职称陈涛教授申请学位级别工学硕士学科专业名称车辆工程论文提交日期2018年4月18日论文答辩日期2018年6月7日学位授予单位长安大学SimulationResearchonFrictionbetweenTireandRoadSurfaceBasedonFiniteElementMethodAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：MiWeiSupervisor：

2、Prof.ChenTaoChang’anUniversity,Xi’an,China摘要为了研究轮胎与路面的摩擦机理首先应建立完善的轮胎与路面接触模型，但目前在建立轮胎与路面接触模型的过程中经常对模型进行简化，很多时候未能充分考虑轮胎结构的非线性以及轮胎与路面接触的非线性。因此，为了准确的仿真轮胎与接触滚动过程，首先需要建立比较符合实际的轮胎与路面接触模型。本文描述了用于稳态滚动分析的轮胎有限元模型，给出了整车各部分结构模型、路面结构模型建立过程的描述，对轮胎滚动模型进行有限元建模时考虑了轮胎材料的本身结构非线性关系；考虑了轮

3、胎在大变形下，位移和应变的非线性关系，在轮胎模型材料的参数的选择上，对比选择较为合理的橡胶材料Reoh模型和帘线线弹性模型。考虑到轮胎在路面滚动过程路面不平度的影响，重构了三维路面有限模型，并且采用罚函数法解决轮胎与路面接触过程的非线性问题，建立轮胎与路面接触有限元模型。然后对建立的模型进行静态、动态仿真，并将仿真结果与实验时轮胎变形应力分布、接触应力的变化进行对比分析，验证建立模型的精确性和可靠性，研究结果表明论文中建立的轮胎与路面接触模型符合实际工况下的轮胎变形状况，论文中建立的整车与路面有限元模型能够满足仿真实验要求。最

4、后利用建立的三维模型仿真分析了轮胎在接触路面上稳态滚动过程中轮胎与路面间摩擦应力的变化。论文研究了轮胎与刚性地面接触时，侧偏角对轮胎变形的影响，车辆行驶过程中不同速度下的接摩擦应力力分布、胎压对轮胎侧偏力的影响，以及侧偏工况下侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系。关键词：轮胎，有限元分析，非线性，稳态滚动，静态接触IAbstractInordertostudythefrictionmechanismbetweenthetireandtheroadsurface,aperfecttireandroadcontactmodelshoul

5、dbeestablishedfirst.However,intheprocessofestablishingthetire-roadcontactmodel,manyresearchershavebuiltmodelsthatisoftenbeensimplified,andthenon-linearityofthetirestructureandthenon-linearityofthecontactbetweenthetireandtheroadsurfacearenotfullyconsidered.Therefore,

6、inordertoaccuratelysimulatethetireandcontactrollingprocess,itisthemostnecessarytoestablishamorerealistictire-roadcontactmodel.Thisarticledescribesthefiniteelementmodelforthetire’ssteady-staterollinganalysis,thearticledescribestheconstructionprocessoftheoverallstruct

7、uremodelofthevehicleandthepavementstructuremodel.Thefiniteelementmodelingofthetirerollingmodelhasconsiderthenonlinearrelationshipofthetirematerial,andthetire'snonlinearrelationshipofthedisplacementandstrainduringthetireisunderthelargedeformation.Onthechoiceofthepara

8、metersofthetiremodelmaterial,theReohmodelandtheelasticmodelofthecordarecompared.Consideringtheinfluenceofroadirregularitiesontherollingpro