轮胎模型对于整车碰撞仿真结果的影响

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1、学校代号10532学号S150200327分类号U461.91密级公开硕士学位论文轮胎模型对于整车碰撞仿真结果的影响学位申请人姓名肖辉鹏培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称成艾国教授学科专业机械工程研究方向汽车被动安全论文提交日期2018年5月30日学校代号：10532学号：S150200327密级：公开湖南大学硕士学位论文轮胎模型对于整车碰撞仿真结果的影响学位申请人姓名：肖辉鹏导师姓名及职称：成艾国教授、陈涛副教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年5月30日论文答辩日期：2018年5月19日答辩委员会主席：冯凯教授2硕士学位论文T

2、heInfluenceoftiremodelonvehiclecollisionsimulationresultsbyXIAOHuiPengB.E.(ChangshaUniversityofScienceandTechnology)2014AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofengineeringinMechanicalengineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfess

3、orChenAi-GuoAssociateProfessorChenTaoMay,2018轮胎模型对于整车碰撞仿真结果的影响摘要在整车100%刚性墙正面碰撞、40%偏置碰撞、25%刚性小重叠偏置碰撞、整车台车翻滚等工况中，轮胎是碰撞时冲击力传递的一条重要路径，建立高精度的轮胎有限元模型，对提高整车碰撞有限元仿真的精度具有重要意义。为保障轮胎有限元模型在整车仿真中的计算效率，轮胎有限元模型中单元的最小尺寸受到限制，不论采用简化程度高的单层简化建模方法还是采用简化程度低的多层复合结构建模方法，都需要对轮胎结构进行简化建模，模型中简化的结构与实际物理结构存在差异，因此需要修正简

4、化结构的参数来保证模型的仿真精度。然而研究者们并未对轮胎有限元建模中的参数修正提出一套完整的方法。针对上述问题，本文以某微车165R14LT型号子午线轮胎、某微车整车碰撞有限元模型和紧凑型轿车丰田yaris整车碰撞有限元模型为研究对象，建立了简化程度低的复合结构轮胎有限元模型和考虑轮胎爆胎模拟的轮胎有限元模型，并应用于整车碰撞仿真，主要研究工作如下:首先，从某轮胎厂家获取某微车子午线轮胎的截面CAD图纸，和轮胎实物截面，并委托厂家对该轮胎的胎面胶体、胎侧胶体、三角胶橡胶原料进行单轴拉伸试验，获得轮胎主要结构的橡胶材料试验数据。其次，依据轮胎的设计数据，按照各部分结构划分有

5、限元网格，考虑到模型在整车仿真中的应用，限制了模型中单元的最小尺寸，对帘线和帘布层进行适当简化处理，通过橡胶单轴拉伸试验数据与文献资料赋予各部分结构材料属性，与轮毂有限元模型结合，建立胎压和大气压模型，构建完整的轮胎总成模型。再次，对某微车子午线轮胎进行径向、横向、纵向准静态刚度试验与落锤径向冲击试验，获取轮胎的准静态刚度特性和落锤冲击径向刚度特性，并建立相对应的仿真模型进行仿真分析。然后，依据轮胎径向落锤冲击试验工况，对轮胎进行径向落锤冲击仿真分析，并以轮胎帘线的四个参数为因子，采用最优拉丁超立方试验方法设计试验样本，基于样本仿真计算结果构建面响应代理模型，使用多岛遗传

6、算法（Multi-lslandGA）对轮胎帘线模型参数进行反求修正，提高轮胎有限元模型的仿真精度。对于25%小重叠偏置碰仿真中使用的某轿车轮胎有限元模型，通过在气压模型中设置关键字控制轮胎气压的时间历程来模拟轮胎爆胎时气压的突然降低。对于用于台车翻滚仿真中用到的轮胎有限元模型，根据轮胎的横向准静态刚度试验数据，运用参数反求的方法对轮胎横向准静态刚度进行修正对标。最后，将与径向冲击试验验证后的轮胎模型替换到整车100%刚性墙碰撞、II硕士学位论文40%偏置碰撞模型中分析轮胎径向刚度误差对于整车分析结果中碰撞力传递路径、结构吸能、乘员舱侵入量、加速度波形的影响；将验证后的爆胎

7、模拟应用到丰田yaris25%小重叠偏置碰仿真中，分析轮胎爆胎因素对于25%小重叠偏置碰仿真结果的影响；将对标轮胎横向准静态刚度试验后的轮胎模型用于台车翻滚仿真，分析轮胎横向刚度对于台车翻滚试验中车辆着地姿态的影响。关键词：轮胎有限元模型；参数反求；整车碰撞仿真；仿真精度III轮胎模型对于整车碰撞仿真结果的影响AbstractIntheconditionoffrontimpact,40%offsetcollision,25%smalloverlappingoffsetcollisionandvehiclerolling,the