轮胎接地特性分析及试验验证-论文.pdf

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1、第7期机械设计与制造2014年7月MachineryDesign&Manufacture233轮胎接地特性分析及试验验证葛述卿，王保良(洛阳理工学院机械工程系，河南洛阳471023)摘要：以道路简化模型和轮胎模型构成的车—璐系统为对象，在ABAQUS平台上建立了轮胎的有限元分析模型，模拟了荷载作用下轮胎的接地特性。利用TableCurve平台对仿真结果进行处理，得出了轮胎接地面积计算的定量表述公式，提出了使用接地形状系数来判断轮胎接地形状的新方法。最后通过自行开发设计的一套试验装置对模拟数据进行了验证，试验结果与数值计算结果基本一致。该研究对于改进轮胎设计思路，提高轮胎使用寿

2、命、改善车辆操控性和稳定性都具有重要指导意义。关键词：轮胎；接地特性；有限元分析；试验；定量表述中图分类号：THI6文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)07—0233—03AnalysisandTestVerificationonContactCharacteristicsofTireGEShu-qing，WANGBao-liang(LuoyangInstituteofScienceandTechnology，He’nanLuoyang471023，China)Abstract：Basedonthemodelofsimplifedroad—，system．t

3、hefiniteelementmodeloftireisconstructedbasedonABAQUS，andthecontactcharacteristicsoftireissimul~ed．Thesimulationresultsareprocessedusingtablecul'vesoftware，thequantitativeformuladescribingthecontactcharacteristicsoftireisobtained，and。newmethodcalledcontactshapecoeffwienttoa『gethecontactshape

4、betweentireandroadsurfaceisproposed．Finally，thevalidityofthesimulationresuhsisveriftedusingtheself-designedexperimentaldevice．ItindicatesthesimulationresultsofthetireFEMmodelareconsistentwiththetestresults．hisofgreatsignifcanceforimprovingtiredesignmodifcationroute，extendingitsservicelife，e

5、nhancingthemanipulationandthestabilityofthewholevehicle．KeyWords：Tire；ContactCharacteristics；FiniteElementAnalysis；Test；QuantitativeDescription1引言2轮胎有限元模型及仿真．轮胎是汽车的重要组成部件。目前，研究方向主要集中在轮研究考虑了轮胎的材料非线性、大变形以及接触非线性等胎性能对接地形状影响和轮胎充气压力对道路损伤影响两大命特性，选用某厂家生产的11．00R20载重轮胎建立了车辆荷载作题。解答轮胎能对接地形状影响命题可通过实验测定和

6、数值计用下轮胎接地特性有限元分析模型。采用轮胎厂家提供的材料试算实现。实验测定方法主要有压力板法、压力传感器法、压膜法和验数据，并通过ABAQUS拟合出精度和稳定性都较好的Yeoh模光吸收法等；数值计算主要以有限元法为核心。在此方面，国内外型参数；帘线一橡胶复合材料采用加强筋模型来模拟，胎圈钢丝采学者进行了大量卓有成效的研究。文献f时轮胎胎面胶力学特性用线弹性模型。进行了实验和理论研究；文献[2-3q~究了不同胎压、不同类型的轮2．1建立二维有限元模型胎与地面接触面的形状及特点；数值计算方面，文献建立了斜交由11．00R20轮胎实际结构，在ABAQUS中建立轮胎二维有轮胎静态

7、接地三维有限元模型，分析了轮胎静态接地状态下接触限元模型。模型模拟过程包含轮辋安装、轮胎充气等步骤。为便于应力分布、接触印痕；文献[5-91系统分析了子午线轮胎与地面的接收敛轮辋视为刚体，采用ABAQUS中的shrink技术处理轮辋与触问题。一般研究认为，轮胎接地形状介于矩形和椭圆形之间，轮胎圈的过盈配合。轮辋安装后的二维模型，如图1所示。在轮胎内载较大时更接近于矩形。研究以某厂家生产的11．OR20子午线轮胎为对象，在ABAQUS平台对轮胎接地特性进行了模拟，最后利表面定义均匀分布的法向压力模拟充气过