基于有限元方法的轮胎磨损特性研究.pdf

《基于有限元方法的轮胎磨损特性研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014年7月机械设计与制造工程Ju1．2014第43卷第7期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．43No．7DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．07．002基于有限元方法的轮胎磨损特性研究叶树斌。臧孟炎(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)摘要：在基于有限元法的轮胎磨损性能评价方法的基础上，建立了205／55／R16型子午线轮胎2种胎面结构的有限元模型。使用ABAQUS软件的显式分析方法获得轮胎接地区域节点在汽车行驶过程9种工况下的法向反力和

2、滑移速度，通过摩擦能量损失和磨损量之间的关系，求得轮胎在组合工况下行驶特定里程的磨损量。光面轮胎的磨损量明显小于花纹轮胎磨损量的仿真分析结果，说明了仿真分析方法的有效性。同时，通过对ABAQUS软件的二次开发，实现了轮胎接地区域摩擦能量损失率分布的实时描述。关键词：子午线轮胎；磨损特性；有限元方法；ABAQUS；二次开发中图分类号：U463．341文献标识码：A文章编号：2095—509X(2014)07—0006—04轮胎磨损是轮胎与路面等表面发生相对运动具有实际的工程意义。本文使用韩国釜山大学时，由于机械作用与化学反应等引起其表层材料不Ch

3、oJ．R．等提出的、基于有限元法的轮胎均匀磨损断损耗的现象。轮胎磨损性能直接关系到轮胎的量评价方法J，将汽车行驶过程简化为9种工况，使用性能与使用寿命，并且影响车辆行驶的经济即左转加速、左转巡航、左转制动、直线加速、直线性、舒适性、操纵稳定性等。因此，研究分析轮胎的巡航、直线制动、右转加速、右转巡航、右转制动。磨损具有重要的理论与指导意义。每种行驶工况可以得到一组载荷条件，用有限元法轮胎磨损现象非常复杂，受驾驶员操作习惯、分别仿真计算各种工况下轮胎滚动一圈的磨损量，操纵条件、汽车行驶环境、轮胎结构和橡胶材料性然后将各种工况在汽车特定行驶里程中(

4、本文定能等各种因素影响，磨损机理至今还没有完全探义为80000kin)发生的频率作为权重因子，计算轮明，对磨损进行准确预测更是难以实现¨J。目胎总磨损量。前，轮胎的磨损试验，包括室内试验与室外试验，所因此，首先需要获得轮胎在某种工况下滚动一需要花费的时间与成本都非常巨大，严重制约着轮圈的磨损量。使用有限元软件ABAQUS的显式分胎的设计效率和可靠性J。析方法，将不同工况下轮胎承受的载荷作用于轮胎本文在基于有限元法的轮胎磨损性能评价方有限元模型并使其滚动一圈，求得轮胎接地区域内法的基础上，建立了205／55／R16型子午线轮i节点的接触法向反力与

5、滑移速度‘，利用式胎2种胎面结构、对应汽车行驶过程9种工况、可(1)求得接地区域内各节点摩擦能量损失率E：预测轮胎均匀磨损性能的有限元模型一。使用E=Ⅳ(1)ABAQUS软件的显式分析方法获得轮胎接地区域式中：是轮胎接地区域内节点的摩擦系数。节点法向反力和滑移速度之后，通过摩擦能量把节点摩擦能量损失率对时间进行积分，得到损失和磨损量之间的关系，求得轮胎在组合工况下节点的摩擦能E。对各节点摩擦能求和，得到第行驶特定里程的磨损量。，(，=1，2，⋯，9)种工况下轮胎滚动一圈的摩擦能量损失。l轮胎磨损量的计算方法然后，由式(2)与式(3)求得各工况单

6、位接地汽车轮胎磨损试验是一个漫长的过程，利用有限元法对整个过程进行仿真分析既无法实现，也不区域的磨损率：收稿日期：2014—06—05基金项目：国际科技合作资助项目(2013DFG60080)作者简介：叶树斌(1990一)，男，广东云浮人，华南理工大学硕士研究生，主要从事汽车CAE方向的研究。·6·2014年第7期叶树斌：基于有限元方法的轮胎磨损特性研究参考文献：experiment[J】．StrojniskiVestnik／JoumalofMechanicalEngi·[1]黄海波，靳晓雄，丁玉兰轮胎偏磨损机理及数值解析方法研究neering

7、，2011，57(12)，888—897．[J]．同济大学学报：自然科学版，2006，34(2)：234—238．[8]丁剑平，贾德民，黄小清，等．三维非线性有限元法在子午胎[2]彭旭东，谢友柏，郭孑L辉．轮胎摩擦学的研究与发展[J]．中分析中的应用[J]．华南理工大学学报：自然科学版，2005，33国机械工程，1999(2)：215—219．(9)：55—58．[3]庄继德．汽车轮胎学[M]．北京：北京理工大学出版社，1997．[9]陆波．干燥路面轮胎制动距离的FEM仿真分析[D]．广州：[4]ChoJR，ChoiJH，KimYS．Abras

8、iveweal"amountestimatefor华南理工大学，2011．3Dpattemedtireutilizingfrictionaldynam