胎体结构对塑料轮胎性能影响的仿真研究及结构优化.pdf

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1、Vol_40。No．1134．第40卷，第11期工程塑料应用2012年11月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONNOV．2012doi：lO．3969／j．issn．1001—3539．2012．11．009胎体结构对塑料轮胎性能影响的仿真研究及结构优化赵鹏，杨卫民(轮胎设计与制造工艺国家工程实验室，北京化工大学机电工程学院，北京100029)摘要：以有限元分析软件为平台，建立了不同胎体结构的塑料轮胎的三维有限元模型，得到了胎体等效应力和胎面接地应力分布以及轮胎径向刚度和横向刚度特性曲线，深入揭示了胎体结构对轮胎疲劳性能、耐

2、磨性能、乘坐舒适性能和操控转向性能的影响。在此基础上提出了一种胎体结构优化方案，极大地改善了胎面应力分布，有效减小了胎面的不均匀磨损程度。关键词：汽车；轻量化；塑料轮胎；有限元；优化中图分类号：TQ317．9；U463．34文献标识码：A文章编号：1001-3539(2012)11—0034-04InfluenceofPlasticTireBodyStructureonItsPerformanceandStructureOptimizationZhaoPeng，YangWeimin(TheNationalEngineeringLaboratoryo

3、fTireDesignandManufacturingProcess，．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China)Abastaet：Different3Dfiniteelementplastictiremodelwereestablishedbyusingfiniteelementanalysissoftware．Themisesstressandcontactstressdistribu

4、tionwereobtained．aswellastheradialstifinessandthetransversestifnessperformancecurveofthedifferenttires，whichrevealedtheinfluenceofthetirestructureonthefatigueperformance，wearresistanceperformance，comfortperformance，andcontrolperformancefurtherly．Onthebasisoftheaboveanalysis，an

5、ewstructurewhichgreatlyimprovedthestressdistributionoftread，alsoreducedtheunevenweardegreeoftreadwasprovided．Keywords：automobile；lightweight；plastictire；finiteelement；optimization随着能源危机的不断加剧，汽车轻量化发展趋响，同时为新型塑料轮胎胎体结构的改进提供合理势日益明显，塑料轮胎逐渐成为今后轮胎发展的重的科学依据。要方向。轮胎是影响汽车性能的重要部件之一，它1有限元模型

6、的建立直接与路面接触，承受着汽车的质量，保证车轮和路1．1材料模型面间有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和塑料轮胎主要由两部分组成：带有花纹的胎冠通过性¨1o自1888年邓禄普制成橡胶空心轮胎以层和弹性胎体层。根据轮胎的性能要求，需要对胎来已有一个多世纪的历史，在这漫长的时间里，性能冠和胎体选择合适的材料。聚氨酯材料具有优异的优越的子午线轮胎逐渐取代斜交胎成为世界轮胎耐磨性能，硬度范围宽，具有高强度、高伸长率、高撕发展的主流，一系列高性能子午线充气轮胎应运而裂强度和大的负载支撑容量以及好的吸音减震效果j生。米其林公司将“破坏创新”引入轮胎世界

7、J，于，是塑料轮胎理想的选材。胎冠部分的聚氨酯弹2005年初在北美国际汽车博览会上展出其“Tweel”性体可近似视为不可压缩超弹性材料，其本构关系轮胎——一种非充气的轮毂一体型塑料轮胎，提出是非常复杂的非线性函数，笔者采用Mooney—Rivlin了一种否定充气轮胎的创新研发理念，并推出了不本构方程来描述胎冠聚氨酯弹性体，其应变能密度同形式的“Tweel”轮胎，有望改变现行轮胎工业的函数可描述为：W=C。。(一3)+C0(3)，式中，厶格局。和，，分别为第一和第二不变量，C。和C0两个材料笔者基于米其林的“Tweel”轮胎，建立了不同常数由试样的拉

8、伸试验获得¨4J。胎体聚氨酯选用线胎体结构的塑料轮胎模型，并采用有限元分析软件联系人：杨卫民，教授，主要从事高分子材料加工