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1、第2期潮阳等有限元分析带束层骨架材料对轮胎力学性能的影响75有限元分析带束层骨架材料对轮胎力学性能的影响潮阳,祖文强(安徽开元轮胎股份有限公司,安徽合肥230011)摘要:采用有限元分析法分析了带束层用3+9+150175+015,3+9+15022+015和3020+6035HT型钢丝帘线对轮胎力学性能的影响。认为在保证帘线与胶料粘合性能的前提下,采用高强度钢丝帘线有利于提高产品性能;有限元分析结果可以作为骨架材料选型的一个依据。关键词:有限元分析法;全钢载重子午线轮胎;带束层;帘线中图分类号:TQ3
2、3038+9;TQ3361文献标识码:B文章编号:10068171(2002)02007504随着我国轮胎生产技术的提高,全钢载重子布图为基准,带束层分别采用3+9+150175午线轮胎带束层骨架材料已由最初采用74股+015,3+9+15022+015和3020+6状结构(如740175+015和74022+035HT时无需改变材料分布,只需调整带束层015)过渡到采用3+9+15层状结构(如3+9+的压延施工工艺。3种方案所共用的材料分布见150175+015和3+9+15022+015),目图1,压延施工
3、工艺比较见表1。前也有部分生产厂家开始采用高强度钢丝帘线(如3020+6035HT和3+8033HT)。带束层是子午线轮胎的关键部件,骨架材料的选择依据主要是断裂强度、粘合性能以及生产成本,最后通过室内、外试验进行验证。采用现有的这些手段只能反映出骨架材料影响的部分结果,并不能解释产生的原因,而且研究的成本高、周期长,而采用有限元分析法可以揭示不同带束层骨架材料对轮胎力学性能的影响。现以全钢载重子午线轮胎1000R2016PR为实例,分析带束层分别采用3+9+150175+015,3+9+15图1断面材料分布022+015和3020+6035HT
4、对轮胎12有限元网格划分力学性能的影响。由于轮胎为对称结构,只需对1/2材料分布图的横断面进行网格划分,考虑到骨架材料性能1实验对胎肩和胎圈部位应力与应变的影响较大(主要11材料分布图体现在下沉量上),因此对这两个区域网格的划分以现有的1000R2016PR轮胎标准材料分较细,以便于比较。作者简介:潮阳(1967),男,安徽安庆人,安徽开元轮胎股份二维断面有限元信息包括:48个横断线、367有限公司高级工程师,学士,主要从事轮胎结构设计和质量改进个节点、332个单元,见图2。工作。三维的轮胎可视为二维断面的回转,分为3076
5、轮胎工业2002年第22卷表13种方案压延施工工艺比较方案帘线结构压延密度/[根(100mm)-1]带束层强度/[kN(100mm)-1]压延厚度/mmA3+9+150175+01560100224B3+9+15022+01540104024C3020+6035HT55101824个断面,因此三维有限元信息包括11010个节点、9960个单元。13材料模型有限元材料模型含有15种材料,3种方案中有13种材料共用,只有第1和2带束层材料性能不同,其性能比较见表2。3+9+150175+015,3+9+
6、15022+015和3020+6035HT型钢丝帘线的拉伸曲线见图3。14计算工况按国标规定的使用工况定义,同时由于本计算软件是依据位移法求解,因此定义计算工况图2断面有限元网格划分表23种方案第1和2带束层材料性能比较杨氏模量/MPa泊松比帘线排列角帘布密度/方案X方向Y方向Z方向X方向Y方向Z方向度/(!)(kgm-2)A方案第1带束层49240535304000042404662253第2带束层492405353040000424041052253B方案第1带束层4165051510400
7、0042404662130第2带束层416505151040000424041052130C方案第1带束层28305373704000042404662185第2带束层283053737040000424041052185为:充气压力840kPa,下沉量30mm,轮辋规格75。15计算利用哈尔滨工业大学开发的轮胎专用有限元分析软件HIFEA30进行计算,各方案运算均获得收敛结果,利用配套的后处理软件将数据处理为局部坐标系下的六方
