带花纹轮胎静负荷试验与仿真分析.pdf

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1、第2期王伟等．带花纹轮胎静负荷试验与仿真分析107带花纹轮胎静负荷试验与仿真分析王伟“。，燕山(L青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛266042；2．大连理工大学工程力学系，辽宁大连116023)摘要：采用Abaqus有限元分析软件，综合考虑12R22．5全钢载重子午线轮胎的实际结构并引入轮胎一轮辋、轮胎一地面的接触非线性边界条件，建立轮胎的有限元分析模型，对轮胎进行静负荷仿真分析，得到轮胎负荷与下沉量的关系及接地印痕和压力分布。与试验对比表明，模拟与试验结果吻合得很好。关键词：子午线轮胎；胎面花纹；静负荷试验；有限元分析中图分类号：TQ336．1；0242．21文献标志

2、码：A文章编号：1000—890X(2014)02—0107～04轮胎是汽车的唯一接地部件，承受车辆载荷分别施加钢丝帘线和橡胶的材料特性l1“]。橡胶及转向力、制动力和轮胎离心力等多种负荷的作材料采用C3D8H或C3D6H单元描述，骨架材料用]。胎面花纹对车辆的制动安全性能和轮胎的采用SFM3D4单元；钢丝圈采用C3D8R单元。行驶里程具有重要影响，轮胎接地印痕上的压力轮胎中的帘线一橡胶复合材料视为正交各向分布直接影响轮胎的使用寿命。因此，国内外学异性材料，材料参数可根据文献[-12]及试验给出。者[2。。。对轮胎接地压力分布和花纹磨耗进行了模橡胶采用Yeoh模型口。]描述，材料参数采用单

3、轴拟分析和优化研究。但将带花纹轮胎的接地分析拉伸试验得到。与静负荷试验进行比较讨论的较少，或因轮胎有1．2边界条件及加载过程限元模型过度简化，造成模拟与实测结果差别由于轮辋和胎圈底部为过盈配合，预先将轮较大。辋向外移动45mm(见图1)，使胎圈与轮辋问有本研究在综合考虑轮胎各橡胶部件和钢丝帘一定间隙，通过轮辋向内逐步移动到达装配位置线材料非线性的基础上，建立带有轮辋和花纹的模拟装配过程。主接触体定义为轮辋，从接触体12R22．5轮胎的三维有限元模型，对其充气和静为胎圈。在轮胎内表面线性施加充气压力，逐步态加载过程进行数值模拟，并与带有相同花纹轮达到830kPa；最后对轮胎施加32830N的

4、垂直胎的静负荷试验进行比较，以期为设计人员借助负荷，模拟静负荷试验。非线性有限元分析进行轮胎花纹和胎面轮廓设计1．3轮胎三维有限元模型建立提供有益的帮助。根据12R22．5全钢载重子午线轮胎材料分布图，先生成轮胎的二维单元网格模型；然后利用1轮胎有限元分析inp文件传输二维模型计算结果，并生成不带胎1．1材料模型面的轮胎三维模型；最后利用粘结(tie)命令，将根据轮胎帘线一橡胶复合材料分布的结构特胎面花纹和预先生成的三维轮胎模型贴合建立带点，在平面轴对称模型中借助加强筋(rebar)单元有花纹的轮胎分析模型，如图1所示。生成的三维几何模型有150390个节点和128160个单元。基金项目：

5、国家自然科学基金资助项目(51103077)；橡塑材轮辋和地面采用刚体描述。料与工程教育部重点试验室开放基金资助项目(KF2010007)；青岛科技大学科研启动基金资助项目作者简介：王伟(1971一)，男，山东泰安人，青岛科技大学副2轮胎静负荷试验教授，博士，主要从事轮胎和橡胶制品有限元分析及其应用研究。轮胎静态加载过程是在静负荷试验机上完成第2期王伟等．带花纹轮胎静负荷试验与仿真分析1O9体，其次是因静负荷测试过程中压力传感器的试综上所述，运用非线性有限元方法预测的接验误差造成的。地印痕压力分布与试验结果吻合得很好，充分表从接地印痕上压力较大的分布区域及接地面明借助有限元方法能够对轮胎的

6、使用性能进行预积、形状和长短轴的大小(见表1)可以看出，总体测分析，从而实现虚拟设计，更好地指导设计人员上两种方法得到的结果吻合得较好。提高轮胎的耐磨性能和使用寿命。接地印痕横轴上的压力分布比较如图5所示。参考文献：[1]辛振祥，邓涛，王伟．现代轮胎结构设计EM]．北京：化学工业出版社，2011：1-2．[2]ChoJ，ShinS，YooW．CrownShapeOptimizationforEnhan—cingTireWearPerformancebyANN[J]．Computers＆Structures，2005，83(12)：920—933．＼、[3]KoehneS，MatuteB，M

7、undlR．EvaluationofTireTreadandBodyInteractionsintheContactPatch[J]．TireScienceand辎Technology，2003，31(3)：159—172．[4]郭孔辉，邱恩超．基于环模型的轮胎滚动接触有限元分析_J]．吉林大学学报(工学版)，2011，41(3)：597—601．距离／mm[5]倪天心，左曙光，吴侃，等．轮胎稳态滚动的仿真及其接地面■一