履带板挂胶对实心轮胎散热影响的有限元分析
基于有限元分析的聚氨酯实心轮胎结构设计的实验研究(综述)
基于有限元分析的聚氨酯实心轮胎结构设计的实验研究:文献综述摘要:聚氨酯实心轮胎因弹性高、耐磨性能好、使用寿命长等优点受到了众多研究者的青睐。
简要介绍了聚氨酯实心轮胎的发展历程及国内外研究现状,以及聚氨酯实心轮胎的在低速重载领域中的优势。
介绍了几种测量聚氨酯实心轮胎温升的主要技术手段并阐述了降低实心轮胎温升的结构设计的新理念。
关键词:实心轮胎结构设计聚氨酯温度场一、前言轮胎从诞生至今已有一百多年的历史,它随着汽车的发展而发展。
为了抓住汽车工业迅猛发展带来的良好机遇,各大轮胎厂商都在抓紧研发适合社会需求的高性能轮胎,这也要求轮胎厂商在轮胎大批量推向市场之前,能够准确获知轮胎的各项性能指标,特别是轮胎的耐久性和高速性[1],因为轮胎的性能好坏直接影响着汽车的行驶安全性。
鉴于轮胎的在汽车工业的重要性,目前各国轮胎和研究中心都在大力从事改进轮胎质量的研究工作[2]。
90 年代以来,国外超级轮胎公司竞相开发具有节能、减少污染、高速、安全、耐用等优良综合性能的高性能轮胎,最典型的称为“绿色轮胎”[3],或称为节能轮胎、环境轮胎、安全轮胎、全天候轮胎等。
这些高性能轮胎的最大特点是同时具有低的滚动阻力、高的抗湿滑性以及高的耐磨性等优良综合性能。
橡胶轮胎虽然具有很好的性能,但也有其固有的弱点,那就是胎面容易分层,并且其生产工艺复杂、耗费时间。
因此,汽车轮胎制造公司早在2 0 世纪5 0 年代起就一直致力于开发出一种能够替代橡胶的新材料。
由于聚氨酯轮胎在耐磨性、滚动阻力以及抗撕裂性等方面都明显优于子午线轮胎,同样尺寸的聚氨酯轮胎负重容量是橡胶轮胎的6 - 7 倍,其生产过程可以实现连续化和自动化,在生产和使用过程中产生很少废料,而且更为重要的是废旧轮胎的部分胎体可以回收用于制造其它聚氨酯产品,不会造成环境污染,并且其制造工艺简单,因而被人们称为2 1 世纪的绿色环保轮胎[4]。
二、国内外聚氨酯实心轮胎的发展状况随着工业车辆和其它各种特殊用途车辆对轮胎性能要求的不断提高,传统的充气轮胎在某些场合已不能满足使用要求。
履带车辆负重轮结构强度有限元分析
6 计算结果与分析
我们分别就上面两种工况进行了有限元计算。为了能反 映该负重轮结构的刚度和强度特性, 计算结果分别以位移和 应力的方式给出, 其中, 应力用三个方向的主应力, 最大剪应 力, 等效应力 VON M ISS 的形式给出, 位移则给出在 x , y , z 方向的大小。 6. 1 刚度分析
《机械设计与研究》1998 No. 3
履带车辆负重轮结构强度有限元分析
中国北方车辆研究所 (北京·100072) 赵 华 陈松青 陈千圣
摘要 本文应用有限单元法对某些履带车辆的负重轮 分两种工况进行了强度分析计算, 校核了其刚强度并提出了 改进建议。
关键词 有限单元法 负重轮 刚强度
工况i载荷车辆直线行进时负重轮的主要载荷来源于车体本身重参照静强度设计原则每个车轮载荷按车重的72单个负重轮承受的载荷因车体是通过轴承施载于负重轮上面的所以实际上负重轮承受的是分布载荷我们这些载荷以集中力的形式施加于相履带车辆负重轮结构强度有限元分析机械设计与研究1998关节点上各节点载荷按如下公式计算
图 2
受工况 的载荷外, 还受到侧 向力的作用, 其大小按车重的
28% 计算, 并将这些分布力转化成集中力后施加到负重轮上
下轮缘的相关节点上。
(b) 约束
除工况 的约束外, 还须将车轮与螺拴联结的螺孔处的
节点在 z 方向的位移约束为零, 同时还得解除工况 中在 x , y , z 方向被限死的节点的约束。
5 边界条件
为了建模的方便, 我们采用 mm 作为长度单位, 载荷的 单位为 N (牛顿) , 这样在计算结果中, 位移的单位将是 mm ,
图 1
根据履带车辆的行驶情况, 我 们选择两种工况进行强度分析计
应力的单位则是M Pa。 2. 3 实体建模
基于有限元分析的轮胎胎圈耐久性能优化
114基于有限元分析的轮胎胎圈耐久性能优化杨娇娇,张建浩,张永锋[浦林成山(青岛)工业研究设计有限公司,山东青岛266042]摘要:以新开发的175/70R14半钢子午线轮胎为研究对象,针对胎体帘布反包端点裂口问题建立有限元仿真模型。
根据有限元分析结果提出增大胎体帘布反包端点高度的改进措施。
结果表明,增大胎体帘布反包高度能够有效改善胎圈裂口现象,提高胎圈耐久性能;有限元分析结果与试验结果有很好的一致性。
关键词:轮胎;胎圈;耐久性能;有限元分析;应变能;应力中图分类号:U463.341;O241.82 文章编号:2095-5448(2021)03-0114-03文献标志码:A DOI:10.12137/j.issn.2095-5448.2021.03.0114胎圈是轮胎主要的受力部件之一,对轮胎的承载性能具有重要作用。
轮胎胎圈部位材料分布较多且受力复杂,在车辆行驶过程中,胎圈会受到较高频率力的作用,尤其在重载条件下,极易造成胎圈裂口、脱层。
此外,在轮胎使用过程中,热氧老化也会降低材料的耐疲劳性能,缩短轮胎使用寿命[1]。
因此胎圈部位材料分布的优化对提高轮胎的耐久性能具有重要意义。
我公司新开发的175/70R14半钢子午线轮胎在重载耐久性试验条件下出现胎圈裂口现象,未达到内控标准要求。
通过断面剖析发现,裂口部位均在胎体帘布反包端点处,如图1所示。
经分析,产生裂口的原因为应力性破坏而非热学破坏。
针对此问题,本工作从胎体帘布反包端点的受力出发,分析胎圈裂口的原因。
1 有限元仿真分析1.1 模型建立为保证分析的准确性,复原轮胎断面得到有限元分析的材料分布图,使用Abaqus有限元分析软件进行轮胎的充气和加载状态分析[2]。
根据轮图1 胎圈破坏位置胎材料及各部件的力学特性,选用Yeoh本构模型对橡胶材料进行描述,胎体、带束层以及冠带结构选用Rebar单元定义[3-5]。
本研究对象为胎圈部位,故忽略了胎面几何形状,模型只考虑轮胎花纹纵沟,简化了花纹的横沟和细小钢片,有限元模型见图2。
机车车辆中常用橡胶件的有限元分析的开题报告
机车车辆中常用橡胶件的有限元分析的开题报告一、选题背景随着国内火车、地铁等交通运输行业的迅速发展,机车车辆的安全性、可靠性等关键性能要求越来越高。
橡胶件作为机车车辆中重要的组成部分,具有减震、缓冲、隔振等重要功能,在保证机车车辆运行平稳、舒适性的同时,也能有效保护机车车辆内部零部件,延长其使用寿命。
目前,机车车辆中所使用的橡胶件经历了从实验室到工程应用的全过程,但传统的经验设计方法已不能满足目前的需求。
因此,有必要采用现代先进的橡胶件设计方法和技术,如有限元分析,来辅助设计和优化橡胶件结构,提高其性能和可靠性。
二、选题意义(1)提高机车车辆的运行稳定性和舒适性:通过有限元分析方法对橡胶件结构进行优化设计,可以减小车辆的振动和噪声,提高运行平稳性和乘坐舒适性。
(2)延长机车车辆的使用寿命:通过优化橡胶件结构,可以在保证橡胶件实现其减震缓冲等各项功能的基础上,提高其耐久性,减少损耗,延长其使用寿命。
(3)提高机车车辆的安全性:通过有限元分析方法对橡胶件的强度和受力状况等进行分析和测试,在保证其安全性的前提下,提高其承载能力和抗变形能力,有效避免橡胶件因受力过大而出现损坏甚至失效的情况。
三、研究方法(1)了解机车车辆橡胶件在各种条件下的受力情况和振动特性。
(2)选取常用的橡胶件,建立其三维有限元模型,用有限元软件对其进行静态强度和动态响应的分析。
(3)通过对静态强度和动态响应分析的结果,对橡胶件的结构和材料进行优化设计,探究橡胶件形状和材料对避震能力、抗变形能力和延展性的影响。
(4)对不同类型的橡胶件进行对比分析,确定其优缺点,并就不同工况下的应用进行适当的选择。
四、预期结果(1)建立机车车辆中常用橡胶件的数值模型,分析其结构受力情况和振动特性。
(2)通过分析结果,优化橡胶件的结构和材料,提高其可靠性和性能。
(3)比较分析常用橡胶件的优缺点,为不同工况下的橡胶件设计提供理论依据。
五、研究难点(1)建立橡胶件的三维模型时需要考虑到其结构特性和材料性能,准确模拟其受力和振动情况。
实心轮胎温升的有限元与试验分析
在一个周期内单位体积所耗散的能量是为 ΡΕ
tan∆, 这些耗散能量以热能形式作实心轮胎温 度场的热载荷:
Q = ΡΕ tan ∆
(3)
再根据实心轮胎的滚动线速度 Τ(km h ) 和轮胎 直径D (m ) 可确定滚动周期:
T = 3. 6ΠD Τ
(4)
式 (3)、(4) 代入式 (2) , 得节点生热率计算公
台架试验的两种载荷分别为 4500 N 、6000 N , 转速为 320 r m in (相当于 40 km h)、450 r m in (相当于 58 km h)。 试验结果列于 T ab. 3 和 T ab. 4 (环境温度 20 ℃)。
Tab. 4 Tem pera ture of polyurethane sol id tire
式:
Qϖ = ΤΡΕ tan∆ (3. 6ΠD )
(5)
式 (4)、(5) 中: Ε——工程应变。因为A N S YS 的
输出应变为对数应变, 在用式 (5) 时必须先将对
数应变转化为工程应变。
选取轮缘材料的中截面, 得到该截面的各
节点应力值 Ρ 和应变值 Ε。从而可以计算得到各
节点生热率, 即可作为热载荷施加于实心轮胎
所产生的热量 (J m 3) , 可由下式计算[4 ]:
∫ Q = Ρ(dΕ d t) d t
(1)
式中: Ρ——节点径向应力 (Pa) ; Ε——节点径向
工程应变。 轮胎转动 1 周的平均节点生热率Qϖ (J m 3
s) , 可计算为:
Qϖ = Q T
(2)
式中: T ——实心轮胎滚动周期 (s)。
T im e (h)
L o ad (N )
W h irling sp eed ( r m in)
实心轮胎温度场的有限元分析
量 较大 , 因此 在 轮胎 内缘 施加 固定 约 束 。 由对称 性 可知 , 轮胎 断面 处应 施 加 Z向 固定 约束 。轮胎 材 料选用 S l 8 超 弹性单 元 , oi 1 5 d 与轮胎 相接 触 的
钢板 采 用 S l 5单 元 , 选 用 三 维 接 触 单 元 oi 4 d 并 C na 7 o tt1 4和 Tag t1 0模 拟 轮 胎 与 地 面 的接 re 7 触 情况 。载荷 以压 力形式 施加 于钢板 下面 。
18 O
橡
胶
工
业
2 1 第 5 卷 0 2年 9
变, 在使 用式 ( ) 算 节 点 生热 率 时 , 该 将 其转 3计 应
化 成工程 应变 。 2 实心 轮胎 温度 场有 限元模拟
2 1 力 学 场 建 立 .
由于实心 轮胎 的对称 性 , 立 力 学 场 有 限元 建
模 型 时取 轮 胎 的一半 进 行 建模 , 图 1 示 。橡 如 所 胶 材料参 数采 用 Mo n yRil o e - vi 参数 模 型 ] n二 。 轮 胎 内缘 与轮 盘接触 , 轮盘 为金 属材料 , 弹性模 其
通 过改 变实 心轮胎 的载荷 、 速度 、 橡胶 材料 的
损耗 因子 和导热 系 数模 拟 计 算 轮胎 的温 度场 ( 计
图 1 买 心 轮 胎 力 学 模 型
算结 果见 图 4 , 出实心 轮胎 最 高温 度 与 这些 因 )得 素 的关系 , 并进 一 步讨 论 这些 因素 对 轮胎 温升 的 影响 。
从 图 4 a ~ ( ) 以 看 出 , 心 轮 胎 的 最 高 () c 可 实 温 度 随着 载 荷 、 度 和 损 耗 因子 的增 大 而 升 高 。 速
不同路况对轮胎稳态滚动影响的有限元分析
轮胎 与路面 的附着 性 能 至关 重 要 , 如 果 没 有
作者简介: 李文博 ( 1 9 8 8 一) , 男, 河南开封 人, 青 岛 科 技 大 学
硕士 , 现在 青 岛科 技 大 学 橡 胶 循 环 研 究 中心 工 作 , 主 要 从 事 轮 胎
C AE研 究 。
*通 信 联 系 人
着 因数 , 一般 最低 附 着 因 数在 0 . 4 ~0 . 6范 围内 。 附着 因数 的高低 主要取 决 于道路 材料 和路 面状 况
及 轮胎 结构 、 花纹、 原材 料 、 负荷 、 充气 压力 和行 驶 速 度等 因素 , 其 中路 面表 层 情 况 不 同而 引起 附 着
因数变 化 的范 围很 大 , 它 是 对 轮 胎 附着 性 能 影 响 最 大 的一个 因素 。例 如 , 干 沥 青 路 面 的 附着 因数 为 0 . 7 ~0 . 8 , 而湿 沥 青 路 面 为 0 . 5 ~0 . 6 , 泥 泞 覆 盖 路 面为 0 . 2 5 ~O . 4 5 , 薄雪 层 覆 盖 路 面 为 0 . 2 ~
的 关 系 曲 线 定 义相 关 参 数 , 模 拟 干燥 沥 青 路 面 、 土路 及 薄 雪 覆 盖 路 面 轮 胎 行 驶 过 程 , 重 点 分 析 轮 胎 在 不 同 行 驶 路 况 下
从 静 态 接地 、 制动 、 自 由滚 动 到驱 动 整 个 过 程 中接 地 法 向应 力 、 剪 切应 力 和 轮 胎 自由 滚 动半 径 的变 化 。结 果 表 明 , 无 论 是 制 动 还是 驱 动 , 路面越光滑, 轮 胎 的接 地 法 向应 力 和 剪 切 应 力 分 布越 均 匀 , 最 大 法 向应 力 和 剪 切 应 力越 小 , 自 由滚 动
履带车辆橡胶衬套有限元分析
第2期(总第225期)2021 年4 月机 械 工 程 与 自 动 化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo2Apr文章编号=672-6413(2021)02-0075-02履带车辆橡胶衬套有限元分析张磊,卢浩博(神华宝日希勒能源有限公司,内蒙古 呼伦贝尔021000)摘要:履带车辆是一种用于复杂地形的多功能越野车,目前履带车辆支重轮和主梁之间常常采用刚性连接,不能满足减振要求。
为了解决现有履带车辆存在的缺陷,以某军用车辆橡胶履带行走系悬架为研究对象,将 支重轮与主梁之间的刚性连接改为采用橡胶衬套的弹性连接,利用有限元技术分析了橡胶衬套静、动力学行为特性,并对其进行了模态分析,得到橡胶衬套的应力云图、位移云图、各阶振型以及应力位移随时间变化 的曲线。
该研究为橡胶类零部件的有限元分析方法提供了理论指导和参考依据。
关键词: 橡胶衬套; 有限元; 履带车辆中图分类号:TP391.7 :U469.6+ 94 文献标识码:A0 引言履带式车是一种适用于山地、沼泽地、沙漠地区等 复杂地形的多功能特种越野车。
由于工作条件恶劣, 因此要求其具有较好的通过性、机动灵活性和良好的 抗震性。
目前,履带式工程车辆中支重轮和车架、主梁 之间常用焊接等固定联接方式,车辆在恶劣路面的行 驶过程中会产生非常复杂的激励,引起强烈振动,无法 满足车辆平顺性要求。
为解决现有履带车辆存在的缺陷,可将支重轮与 主梁之间的刚性连接改为采用橡胶衬套的弹性连接。
橡胶衬套作为一种常用的减振元件,已被广泛应用于 车辆的行走系统和底盘悬架中。
随着有限元分析技 术的迅猛发展,许多有限元仿真软件如ABAQUS 、 ANSYS 等都建立了橡胶模型,不仅简化了计算过程, 提高了计算精确度,而且分析结果与试验值和实验值 相近。
通过实验,Charlton 等⑴验证了使用有限元软 件分析拟合橡胶材料特性的准确性,并对超弹性理论 进行了讨论和描述。
履带车辆扭力轴有限元分析
机电技术
2 0 1 4 年4 月
履 带车辆扭力轴 有限元分 析
陆 明 薄玉成 赵 良伟 胡嘉峰 刘鹏展 蒋泽一
( 1 . 中北大学机 电工程学 院 , 山西 太原 0 3 0 0 5 1 ; 2 . 重庆 长安 汽车股份 有限公 司 , 重庆 4 0 0 0 2 3 ) 摘 要: 建立工程履带 车辆扭力 轴三维实体模型 , 运用 A N S YS 有 限元分 析软件 , 计算扭 力轴的模态振型 , 得 出了扭力
作者简 介: 陆明 ( 1 9 8 9 一) , 男, 硕 士研究生 , 主要从事机械结构及 动力学仿真研究 。
1 3 2
机 电技术
2 0 1 4 年4 月
安 全 系数为 几
n l a x 一 一
1 ・ 2 4 1
( 7 )
进行 了模态分析 , 输出 了扭力轴前 1 0 阶扭转模态 的固有频率和振动形式 , 为扭力轴 以后在结构中 改进 , 工作 中尽量避免在相近的频率下进行工作 提供依据 。同时对扭力轴进行瞬态动力学分析 , 通过 A N S Y S 有限元分析软件 , 对扭力轴加载 了矿 山路面的扭矩 时间序列载荷 , 得到了扭力轴应力 最大的薄弱环节在连接花键齿部位和轴体与花键 之间的过渡部分。最后对扭力轴在动载荷下进行
工 程履 带 车 辆 在 机械 工 程 中起 了重要 作 用 ,
朋 + 肠 = 0
( 1 )
扭力轴是 工程 履带车辆 的悬挂 系统 中重要 的部 件, 用来减轻履带 车辆在运动时地面对车体的冲 击, 其可靠性直接关系到悬挂系统 的稳定性 , 从而 影响煤矿作业 的工作进度 。所 以, 研究扭力轴的 工作模态振型和瞬态特性 , 以及对其进行疲劳分
汽车轮胎的履带设计原理解析
汽车轮胎的履带设计原理解析随着现代汽车工业的快速发展,汽车轮胎作为车辆的重要组成部分,其设计和技术也得到了极大的改进和创新。
其中,履带设计原理是决定轮胎性能的关键因素之一。
本文将从履带的功能、结构和材料三个方面解析汽车轮胎的履带设计原理。
一、履带的功能履带是轮胎的重要组成部分,它不仅仅是连接车辆和地面的媒介,更承担着多项重要功能。
首先,履带能够提供良好的抓地力,确保车辆在各种路况下的牢固附着和稳定行驶。
其次,履带能够吸收和减震来自地面的冲击,提供舒适的驾驶体验。
此外,履带还能够承受车辆的重量和扭矩,保证车辆的稳定性和安全性。
二、履带的结构履带的结构主要由胎面、胎侧、胎肩和胎壁四个部分组成。
胎面是履带与地面接触的部分,其设计决定了轮胎的抓地力和操控性能。
胎侧是连接轮胎和车辆的部分,其设计要求具备良好的强度和耐磨性。
胎肩是连接胎面和胎侧的过渡部分,其设计要考虑到转向性能和操控稳定性。
胎壁是履带的内部结构,其设计要求具备足够的强度和柔韧性,以承受车辆的重量和扭矩。
三、履带的材料履带的材料选择对轮胎的性能有着直接的影响。
常见的履带材料包括橡胶、帘布和钢丝等。
橡胶是轮胎的主要材料,其具有良好的弹性和耐磨性,能够提供良好的抓地力和舒适性。
帘布是增强层的重要组成部分,其能够增加轮胎的强度和耐久性。
钢丝则用于加固履带的结构,提高其抗拉强度和耐磨性。
履带的设计原理是综合考虑以上功能、结构和材料因素的结果。
在设计过程中,工程师们需要根据车辆的用途和性能要求,选择合适的履带结构和材料,以实现最佳的性能和安全性。
例如,对于越野车辆,需要具备较大的胎面面积和深花纹,以提供更好的抓地力和通过性能;而对于高速公路行驶的轿车,需要具备较小的滚动阻力和噪音,以提供更好的燃油经济性和驾驶舒适性。
总结起来,汽车轮胎的履带设计原理是一个复杂而关键的问题。
它不仅需要考虑到抓地力、操控性能和舒适性等方面的要求,还需要兼顾材料的强度、耐久性和磨损等因素。
通过有限元分析解决全钢载重子午线轮胎胎脚裂问题
摘要 : 采 用 有 限 元 方 法 分 析 全钢 载重 子 午 线 轮 胎 胎脚 裂 的原 因 , 并 提 出 相 应 解决 措 施 。造 成 全 钢 载 重子 午 线 轮 胎 胎 脚 裂 问 题 的 主要 原 因是 胎 脚 底 面 的较 大 摩 擦 功 发 生 在 接触 压力 较 大 、 横 向剪 力 交 变处 附近 , 致 使 该 位 置 发 生过 度 磨
根据 方 案 三 进 行 轮 胎 结 构 优 化 , 按 Q/ L T
1 0 7 0 0 1 -2 0 1 1 进 行 成 品 轮 胎 耐 久 性 试 验 。试 验
损裂 痕 , 即未 发生胎 脚 裂 问题 。
4 结 语
条件 和结 果如 表 4所示 。
位置, 说 明在轮 胎滚 动过程 中, 胎脚底 面损 坏区域
0 . 8 O , 充气 压力
9 . 0 0 。
3 7 5 0 0 N, 轮辋规 格
作者简介: 沙 昌新 ( 1 9 7 O 一) , 男, 山东 日照人 , 双钱集 团 ( 江 苏) 轮胎 有 限公 司 工 程 师 , 学士, 主 要 从 事 轮 胎 有 限 元 分 析 与 研 究、 轮 胎 结构 设 计 与 优 化 工 作 。
与 轮辋 内表 面之 间存 在相反 方 向的滑 移趋 势或滑
第 8期
沙昌新等. 通 过有 限元 分 析 解 决 全 钢 载 重 子 午 线 轮 胎 胎 脚 裂 问题
4 9 5
3 成 品 试 验
在相 同条 件下 , 优 化 方 案 轮 胎 累计 行 驶 时 间 比原 方 案轮 胎 长 3 2 . 8 h , 且 轮 胎胎 脚 处未 出现 磨
胎, 尤其是 全钢 载重 子午线 轮胎 的需求 越来越 大 、
轮胎振动特性的有限元分析及关键影响因素研究
向、 横 向、 周 向各 阶 振 型 , 并 进 行 了实 际 轮 胎 的振
动模 态试 验 。在 此 基 础 上 , 采 用有 限元 分 析方 法
轮胎 质量 或 刚度 不 均匀 带 来 的激 励 , 轮 胎 在 这 两 种激 励 的作用 下 会 发 生复 杂 的 振 动 , 轮胎 的振 动
会 引起周 围空气 的振动 , 从 而 产生 噪声 。据统计 , 高 速运动 中的轮胎 噪声 已经 成为汽 车噪声 的 主要
多种性 能 , 例如 操 纵稳 定 性 、 乘 坐舒 适性 、 噪声 等 都 与轮 胎有 很大 的关 系 。轮胎 的周 向一 阶扭 转振
性 进行 了试验 测 量 和分 析 , 并 在 此基 础 上 建 立 了 轮 胎 的振 动 模 型 。B . S . Ki m 等 采 用 试 验 方 法 对各 种 不 同规 格轮 胎进行 了不 同条 件下 的 固有 频
中 图分 类 号 : TQ3 3 6 . 1 1 ; 02 4 1 . 8 2 文献 标 志 码 : B 文 章编 号 : 1 0 0 6 — 8 1 7 1 ( 2 0 1 3 ) 0 1 - 0 0 1 2 - 0 9
轮 胎是 汽 车 与地 面接 触 的唯 一部 件 , 汽 车 的
来源。
进一 步对 影响轮 胎 振 动特 性 的 各 种 因 素 ( 充 气 压 力、 带 束层 角度 等 ) 进 行 分析 , 揭示 了轮 胎 振 动 特
性 与轮胎 使 用 条 件 以及 材 料 特 性 之 间 的 相 互 关 系, 为解 决轮 胎配 套 过 程 中遇 到 的振 动 和舒 适 性 问题提供 了方 向。
率 和模 态振 型研 究 , 结 果 表 明 随着 充 气 压力 的提 高和施 加负荷 的增 大 , 轮 胎 固有频 率 随之提 高 ; 对
轮胎稳态滚动温度场的有限元分析的开题报告
轮胎稳态滚动温度场的有限元分析的开题报告1. 研究背景轮胎的使用过程中,受到载荷和路面的作用,会产生摩擦加热,从而使轮胎产生温升。
轮胎的温度会对其性能和寿命产生影响,因此对轮胎的温度进行研究具有重要意义。
本课题通过有限元分析的方法,研究轮胎稳态滚动情况下的温度场,探究不同载荷和速度对轮胎温度场的影响。
2. 研究内容本课题的研究内容包括以下几个方面:(1)建立轮胎的有限元模型,包括轮胎橡胶材料的本构关系、胎面纹路、胎壁等结构。
(2)通过ANSYS等有限元软件,对轮胎稳态滚动情况下的温度场进行模拟计算。
(3)对不同载荷和速度情况下轮胎的温度场进行对比分析,探究载荷和速度对轮胎温度场的影响规律。
(4)通过优化轮胎材料和结构等方面,提高轮胎的耐热性能和使用寿命。
3. 研究方法本课题的研究方法主要包括以下几个方面:(1)建立轮胎的有限元模型,将轮胎分成几个部分,分别建立材料本构关系和结构。
(2)加载轮胎载荷和速度,计算轮胎在滚动时的温度场分布。
(3)通过对不同载荷和速度情况下轮胎温度场的分析,研究载荷和速度对轮胎温度场的影响规律。
(4)通过对轮胎材料和结构等方面的优化设计,提高轮胎的耐热性能和使用寿命。
4. 研究意义(1)通过对轮胎稳态滚动情况下的温度场进行研究,掌握轮胎温度分布规律,为轮胎设计和制造提供参考。
(2)通过优化轮胎材料和结构等方面,提高轮胎的耐热性能和使用寿命,为轮胎行业提供新的技术支撑。
(3)该研究结果可以为汽车工程师提供数据,对汽车性能的提升有一定的参考价值。
5. 研究计划和进度(1)建立轮胎的有限元模型,包括轮胎橡胶材料的本构关系、胎面纹路、胎壁等结构,预计在2周内完成。
(2)进行稳态滚动模拟计算,得到轮胎温度场分布,预计在4周内完成。
(3)对不同载荷和速度情况下轮胎的温度场进行对比分析,探究载荷和速度对轮胎温度场的影响规律,预计在6周内完成。
(4)通过优化轮胎材料和结构等方面,提高轮胎的耐热性能和使用寿命,预计在8周内完成。
基于有限元分析的聚氨酯实心轮胎结构设计的实验研究
Experiment Research on the Structure Design of Solid PU Tires based on Finite Element AnalysisA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate:Chen LixinSupervisor:Ma TiejunSouth China University of TechnologyGuangzhou, China分类号:TQ336.1 学校代号:10561 学号:201020100927华南理工大学硕士学位论文基于有限元分析的聚氨酯实心轮胎结构设计的实验研究作者姓名:陈荔新指导教师姓名、职称:马铁军高工申请学位级别:硕士学科专业名称:机械设计及理论研究方向:机器人设计理论及工程应用论文提交日期:2013年4月日论文答辩日期:2013 年月日学位授予单位:华南理工大学学位授予日期:年月日答辩委员会成员:主席:胡国清委员:马铁军赵良知钟汉如王喜顺摘要实心轮胎是用于低速、高负荷运行车辆的特殊工业轮胎,广泛应用于各种工业叉车、矿车以及港口吊车等。
滚动实心轮胎的生热是降低其寿命的主要因素,而随着汽车工业的迅猛发展,对实心轮胎的材料性能提出越来越高的要求。
由于聚氨酯轮胎在各方面表现出优良的性能,其代替橡胶轮胎是未来世界轮胎工业的发展方向。
所以,研究聚氨酯实心轮胎内部温度场的变化规律,找出实心轮胎温升的影响因素,并在此基础上,根据所表征的实心轮胎温度场变化趋势,对轮胎的结构设计提出合理的改进方法具有重要的指导意义。
为了对聚氨酯实心轮胎的温度场进行有限元模拟分析,建立聚氨酯的本构模型以及测得聚氨酯材料的力学性能参数和热学性能参数,是十分必要的。
本文通过对聚氨酯材料进行单轴拉伸试验测得其应力应变的关系曲线,算得本构模型常数。
并且,采用稳态法测量聚氨酯的导热系数和应用DSC测试了聚氨酯材料在不同温度下的比热值,用于聚氨酯实心轮胎温度场的有限元分析。
有限元分析在轮胎中的应用
有限元分析在轮胎中的应用
本文来源-有限元科技
我们都知道轮胎作为汽车的一个重要部件,其稳定性、安全性和平顺性是非常重要的。
随着汽车科技的发展,充气轮胎正逐渐向着子午化、扁平化、无内胎的方向发展。
接下来我们通过子午线轮胎的有限元分析来了解轮胎的一些特性,为轮胎的结构设计及优化提供参考。
我们先回顾下,有限元分析的基本流程,如下图所示:
建立CAE模型
轮胎实体模型
轮胎mesh接触模型轮胎的有限元分析1、静态接触载荷工况
在0.24MP情况下,施加均布载荷2、轮胎在静态接地情况下
Y方向位移5mm结论轮胎与刚性目标接触,变形主要发生在侧面,因为轮胎在内压和刚性目标垂直压入的作用下直径变大,而胎侧为有弹性的帘布层,会向外侧膨胀,可见帘布层对轮胎整体变形影响较大。
元王仿真轮胎分析
轮胎是汽车的重要组成部件,其主要功能是支撑载荷,向地面传递制动力、驱动力和转向力,以及缓冲减震。
有限元分析与轮胎结构设计
有限元分析与轮胎结构设计. 王友善1,赵剑铭2(1. 哈尔滨工业大学复合材料研究所,中国哈尔滨150001;2. 上海双钱载重轮胎公司,中国上海200245)摘要:本文从轮胎力学角度出发,详细介绍了轮胎有限元分析的基本思路,哈尔滨工业大学开发了相应的有限元专用软件(TYSYS1.0)。
以此专用分析软件,并结合室内耐久性试验,研究了由上海轮胎公司自主提出的“轮胎整体结构优化设计理论(TECO)”所设计的轮胎和应用平衡轮廓设计理论所设计的轮胎。
有限元分析和试验结果均表明:使用TECO 理论所设计的轮胎力学性能优于平衡轮廓设计理论所设计的轮胎。
关键词:轮胎;有限元;TECO 理论1 引言轮胎是一个由橡胶材料和橡胶基复合材料构成的复杂结构体。
从结构上讲,轮胎是一个复杂的橡胶复合材料层合壳,其几何形状为不可伸展的不等厚双曲壳;从材料上讲,轮胎是一种非均质结构,其橡胶材料具有不可压缩性和明显的物理非线性,而其橡胶基复合材料呈现明显的各向异性[1]。
对于这样的复杂结构,在具有多变性的工况条件下,如何进行分析非常重要。
早些时候人们通常用轮胎模型分析,如梁模型、网络模型、薄膜模型及层合模型[2]等。
进入20 世纪80 年代后,随着计算机科学技术的飞速发展,有限元分析技术在复杂工程结构中的应用愈来愈显示出巨大的作用。
于是,轮胎结构的分析方法也从简化的理论推算向数值模拟发展[3]。
2 轮胎结构有限元分析在这里,首先对研制轮胎结构有限元分析软件所涉及的一些理论和技术作简要概述。
2.1 单元模型采用了两种单元模型:八节点六面体等插单元和六节点五面体等参单元。
2.2 材料模型橡胶材料不可压缩性用Lagrangian 乘子法解决[4,5],而其物理非线性用Mooney-Rivlin 模型来模拟,应变能密度函数描述:W(I 1I2)= C10(I1 ? 3)+ C10(I2 ?3)其中I1 和I2 分别为应变第一和第二不变量,C10和C01为由实验确定的材料常数。
内燃固定平台搬运车的履带与轮胎选择对比分析
内燃固定平台搬运车的履带与轮胎选择对比分析在选择内燃固定平台搬运车时,关键之一是选择合适的履带或轮胎。
履带和轮胎是搬运车上的重要组成部分,直接影响着搬运车的性能和适应性。
在进行履带与轮胎的选择时,需要综合考虑搬运车的使用环境、工作场地特点以及装载负荷等因素。
本文将从以下几个方面对内燃固定平台搬运车的履带与轮胎进行比较和分析。
首先,履带与轮胎的选择对于搬运车的行驶性能有着直接的影响。
履带由一系列铰接连接的链节组成,能够在不平坦的地面上提供更好的牵引和抓地力。
它可以适应各种复杂地形,如沙漠、泥泞地等,并能够在坡地上稳定行驶。
此外,履带还能够分摊搬运车行驶时的重量,减小对地面的压力,保护地面的道路或地面设施。
因此,在需要在复杂地形和恶劣环境下工作的搬运车中,使用履带是一个明智的选择。
相比之下,轮胎则适用于相对平坦的地面。
它能够提供较高的行驶速度和操作灵活性,适合在室内仓库、工厂等场所进行货物的短距离运输。
轮胎与履带相比,具有更小的接地面积,因此在某些复杂地形下,如泥泞地或坡地,轮胎的抓地力会相对较差。
此外,轮胎对地面的压力也较大,容易对地面设施造成损害。
其次,履带与轮胎在使用寿命和维护方面也存在一定的差异。
履带由各种金属链节组成,在使用过程中更耐磨、耐用,能够承受更大的负荷。
然而,履带在某些地形下可能会受到尖锐物体的刺伤或切割,从而需要更频繁地进行维修和更换。
相比之下,轮胎更容易受到磨损和损坏,但修理和更换起来相对简单快捷。
此外,成本也是考虑履带与轮胎选择的重要因素之一。
一般而言,履带的成本相对较高,而轮胎则相对便宜。
这是因为履带的制造材料和结构复杂,生产成本较高。
因此,在预算有限的情况下,选择轮胎可能更为经济实用。
然而,在特定的工作环境和要求下,履带可能仍然是更好的选择,因为其在恶劣条件下的适应性和可靠性会带来更多的效益和减少维修成本。
除了上述几个方面的比较,还需要综合考虑其他因素,例如搬运车的载重能力、工作稳定性、噪音和振动等。
国内外装甲挂胶履带板发展现状探析
国内外装甲挂胶履带板发展现状探析作者:张东起来源:《中国军转民》 2015年第5期在研制履带使它现代化的过程中,提高履带板的功能特性应该与它的高可靠性、长的使用寿命和减小它们的相对尺寸- 质量指标结合起来。
本文介绍了国内及国外履带板挂胶的经典结构,提出履带板挂胶结构发展前景,通过对各国履带板挂胶技术进行总结分析,归纳提炼出适应我军应用的履带板挂胶技术。
张东起履带板是履带的主要组件,由于它的重量分布在大的支承面上,所以履带板的功用是保证车辆在松软地面上的通过性,降低行驶阻力和对地面有着良好的附着力。
同时,通过履带板和地面的相互作用,实现履带推进装置的牵引力。
1. 履带板分类概述履带板是履带的主要组件,由于它的重量分布在大的支承面上,所以履带板的功用是保证车辆在松软地面上的通过性,降低行驶阻力和对地面有着良好的附着力。
同时,通过履带板和地面的相互作用,实现履带推进装置的牵引力。
按制造时所用材料及功能,履带板通常分为全金属、着地面挂胶、滚道面挂胶、着地面及滚道面均挂胶。
板体挂胶履带具有以下特点:(1)着地面挂胶的履带板,可避免破坏公路路面,且可减小履带与地面接触时的撞击噪音;(2)滚道挂胶的履带板,能减缓冲击,降低对负重轮外胶圈的压力,减小它的变形和发热,但同时使负重轮在挂胶履带上的滚动阻力增大(25 ~ 50)%;(3)滚道和底面都挂胶的履带板:兼具滚道和底面挂胶的优缺点。
2. 世界主要国家装甲装备履带板挂胶情况挂胶履带其实早在1937 年的时候就已经投入使用了,当时美国的M1 战斗车率先采用了挂胶履带,后来美国的坦克也多使用这种挂胶履带,其目的就是为了保护路面,同时起到减震、降低噪音的作用。
此外,挂胶履带还被应用于训练中。
但是这种履带的好处在当时并非轻易就能被各国所接受的,以至于在1945年二战结束后,获胜的英美盟军与苏联红军,在德国柏林的勃兰登堡广场上,举行了一次盛大的阅兵仪式,当时的M4、T - 34 等盟军的主力坦克也纷纷亮相在此次阅兵仪式上。
高速履带车辆履带销耳挂胶衬套拉压能耗研究
高速履带车辆履带销耳挂胶衬套拉压能耗研究陈兵;张利杰;杜媛媛;莫威;刘昌【摘要】在高速履带车辆行驶过程中履带销与履带板之间有橡胶衬套的扭转和拉压变形导致的能量损耗,在履带车辆推进系统功能耗占比最大,而橡胶衬套受拉压变形导致的能量损耗研究甚少,因此需要对该部分能耗进行展开研究.针对履带销挂胶衬套的拉压滞后进行了理论建模分析,得出了拉压滞后能量损失的计算表达式;根据实验参数进行参数识别;最后通过比较得知不同频率下衬套的拉压能耗的数值解析结果与实验结果规律基本一致,且平均误差小于8%,所建立数值解析计算模型可满足工程应用的精度要求.%During the running of high-speed tracked vehicles,the energy loss caused by the twisting and tensioncompression deformation of the rubber bush between the track pin and the track shoe is the largest among the crawler vehicle propulsion systems,while and the rubber bush is subjected to tension and compression deformation.the research on the energy loss caused by this part is very few,so we need to study the energy consumption of this part.According to the theoretical modeling analysis of the tensioncompression hysteresis of the rubber pin of the track pin,the calculation formula of the energy loss of the tension-lag hysteresis is obtained.The parameters are identified according to the test parameters.Finally,the results of tension and compression energy consumption are basically consistent with the experimental results,and the average errors are less than 8%.The numerical analytical model can meet the precision requirements of engineering application.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】6页(P25-30)【关键词】履带车辆;橡胶衬套;拉压滞后;能耗;仿真【作者】陈兵;张利杰;杜媛媛;莫威;刘昌【作者单位】北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TH145.4纵观车辆发展历史,履带车辆作为特种车辆的一种,其发展已历经百年沧桑,与西方发达国家相比,我国在高速履带车辆领域的科学研究较晚,系统研究起步于新中国建立之后。
用有限元法研究带束层角度对轿车轮胎性能的影响
用有限元法研究带束层角度对轿车轮胎性能的影响
冯希金;王传铸;李伟;单国玲
【期刊名称】《轮胎工业》
【年(卷),期】2003(023)006
【摘要】以有限元分析软件为工具,对4个具有不同带束层角度的设计方案进行了分析,重点考察了带束层角度对轿车子午线轮胎变形、带束层、冠带层的应变能密度、正应力、剪应力的影响,同时还讨论了带束层角度对轮胎偏磨的影响及偏磨产生的机理.
【总页数】8页(P329-336)
【作者】冯希金;王传铸;李伟;单国玲
【作者单位】三角轮胎股份有限公司,山东,威海,264200;三角轮胎股份有限公司,山东,威海,264200;三角轮胎股份有限公司,山东,威海,264200;三角轮胎股份有限公司,山东,威海,264200
【正文语种】中文
【中图分类】TQ336.1+1
【相关文献】
1.带束层角度对全钢载重子午线轮胎性能影响的有限元分析 [J], 张炬栋;王泽君;张颖;单绍芝;张福众
2.带束层角度对半钢子午线轮胎性能的影响 [J], 张剑;胡龙
3.带束层角度对全钢载重子午线轮胎性能的影响 [J], 赵龙;万同
4.带束层角度对全钢载重子午线轮胎性能的影响 [J], 赵龙;万同;
5.带束层角度对轿车子午线轮胎高速性能的影响 [J], 宁卫明; 蒋延华; 周茂义; 张聪; 郑涛
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履 带板 挂 胶 厚 度 相 同 的情 况 下 , 聚 氨酯 弹性 体 履 带 板 挂 胶 比天 然 橡 胶 生 热少 、 温升低 。
胎 的使用 寿 命 与 轮 胎 结 构 及 材 料 力 学 性 能 的关
系 。不 同材 料对 轮 胎 的 使 用 寿命 有 不 同 的影 响 。
本研 究实心 轮胎 材料 为天然 橡胶 ( NR) , 同样 也 以 NR作为 履带 板 的 挂 胶 材 料 , 同 时考 虑 到履 带 板
组合 方案 的力 学模 型如 图 1 所示 。模 拟 中轮胎 行
1 4 8
橡
胶
工
业
2 0 1 4年 第 6 1卷
履 带 板挂 胶 对 实心 轮 胎 散 热 影 响 的有 限元 分 析
张 志毅 , 张佳佳 , 李 明琴 , 牛慧 军 , 刘 亚青
( 中北 大 学 山西 省 高 分 子 复 合 材 料 工 程 技 术研 究 中心 , 山西 太 原 0 3 0 0 5 1 )
第 3期
张志毅等. 履 带 板 挂 胶 对 实 心 轮 胎 散 热 影 响 的有 限元 分 析
3
结 论
( 1 ) 建 立实 心轮 胎一 履带板 挂 胶 的力 学 场 和温 度场有 限元 模 型 , 经 过模 拟 分 析 得 到 实 心轮 胎 和
\
履带板 挂 胶 的力 学 和温升 结果 。 ( 2 ) 综 合实 心轮 胎一 履带 板挂 胶 的力 学 场 和温
摘要: 采 用 ANS YS有 限元 分 析 软 件 , 在 不 改 变橡 胶 材 料 整 体 厚 度 的 前 提 下 , 建 立 不 同 挂 胶 材 料 和 厚 度 的 履 带 板
和 实 心 轮胎 的力 学 场 和 温 度 场 有 限 元模 型 , 模 拟 研 究 履 带 板 挂 胶 材 料 和 厚度 对 实心 轮 胎 散 热 的 影 响 。结 果 表 明 , 实 心
胶 厚度 可 以达 到加 快 内部 积 累热 量 散 失 的 目的。 但 是 轮胎挂 胶厚 度 减 小会 影 响车 体 的 减震 效 果 。 在 不 改变整 体挂 胶 厚 度 的前 提 下 , 可 以在 履带 板
上挂 一定厚 度 的橡 胶类 材 料 , 这样 可 以兼 顾 到散
热与 减震 。
场有 限元模 型 , 模 拟研 究 履 带 板 挂胶 厚 度 和 材 料 对实 心轮 胎散 热 的影 响 。
作者简介: 张志 毅( 1 9 7 3 ) , 男, 山西交城 县人 , 中北 大 学 副
1 . 2 力学场 有 限元分析
实 心轮胎 一 NR挂 胶履 带板 的应 力 云 图如 图 2
履带 板挂胶 厚 度组合 分为 4 5 — 5 , 4 0 — 1 0和 3 5 — 1 5三
种, 采 用 ANS YS有 限元分 析软 件 , 建 立 不 同挂胶
厚度 和材 料 的履带板 和实 心轮胎 的力 学场 和温 度
( a ) 方案1
( b ) 方案2
( a ) 方 案3
图 1 实 心轮 胎一 履 带 板挂 胶 的 力 学模 型
驶速 度为 8 5 k m・ h _ 。 , 环境 温度 为 2 0℃ 。
挂胶 较薄 , 也可 以采用 散热 较差 的聚 氨酯 ( P U) 弹 性体 _ 2 作为履 带板 的挂 胶材 料 。
履带板 挂胶 厚 度 不 同 , 实 心轮 胎 的 厚 度 也 随
之改 变 , 从 而对 实心 轮 胎 散 热 的影 响 也 不 同 。本 研究 橡胶类 材料 整体 厚度 为 5 0 mm, 将 实心 轮胎一
度场 分 析 可 知 , 履带板挂胶厚度为 1 0 mm、 轮 实心 轮 胎 的应 力 、 温 度 最 大值
的 3个方 案 ( 方案 1 ~3 ) 分 别 进 行 网格 划 分 。NR 和P U 均 为橡 胶类 材 料 , 因此 对 两 种 材 料 采 用 相
同的网格 划 分 方 法 。实 心 轮 胎一 履 带 板 挂 胶 厚 度
x . Q. Ya n等 [ 1 以有 限 元 分析 方 法 研 究 了轮
为 了简化模 型 , 不 考虑 轮胎 与轮毂 的装 配 、 铆
接, 只对实 心轮 胎 和 履 带板 挂胶 进 行 建 模 。 由于 实心 轮胎结 构 以及 加 载 的 对称 性 , 选 用 一 半 模 型 进行模 拟 。采 用相 同 的 网格 划分 方 法 , 对 实 心 轮
胎一 履带 板 挂 胶 厚 度 组 合 为 4 5 - 5 , 4 0 — 1 0和 3 5 — 1 5
工 程车 辆一般 在低 速 、 高载 条件下行 驶 , 过热 破 坏是 影 响工程 车 辆 实 心 轮胎 寿 命 的 主要 原 因。 减 少 实心轮 胎 内部 积 累热量 的方 法有 降低 轮胎生
热 与加 速 内部热 量散失 两种 。减 小实心 轮胎 的挂
1 力学场模 拟
1 . 1 力 学 模 型 的 建 立
所 示 。从 图 2可 以看 出 , 随着 履 带板 挂 胶 厚度 的
教授 , 博士 , 主要 从 事 弹 性 体 材 料 的 研 究 工作 。 * 通 信 联 系 人
增大 , 履 带板 大应 力 区 域 逐 渐 减 小 , 而 实 心 轮 胎
的 大应 力 区域 在逐 渐 增 大 , 并 且 当履带 板 挂胶 厚
关键词: 实心轮胎 ; 履带板 ; 散热; 天然 橡 胶 ; 聚氨 酯 弹 性 体 ; 有 限 元 分 析 中 图 分类 号 : TQ3 3 6 . 1 3 ; 02 4 1 . 8 2 文献标志码 : A 文章 编 号 : 1 0 0 0 — 8 9 0 X( 2 0 1 4 ) 0 3 — 0 1 4 8 — 0 5