滚动轮胎接地性能有限元分析
汽车轮胎的有限元阐述
汽车轮胎的有限元阐述有限元分析法在对汽车轮胎力学结构进行分析之时，使研究工作达到了巅峰的阶段，这一分析方法在应用之时把汽车轮胎看作各向异性连接体，轮胎的构造与材质得到了简易的分析，同时能够将与轮胎相关的信息整体地呈现出来，进而完成对起初轮胎性能推测的目标。
目前有限元分析法在轮胎的充气形状和应力、载荷—位移曲线、接地面积和形状、轮胎的滚动阻力以及侧偏特性等方面都得到了广泛的应用，且取得了良好的应用效果。
1 汽车轮胎结构力学非线性有限元分析1.1 建设有限元汽车轮胎模型众所周知，汽车轮胎在地面运行的状态为滚动，在计算量上应用初始构形会产生很多弊端。
而有限元分析法的使用对轮胎模型进行建设之时有效地应用轮胎滚动构性这一参考构形，此时三维实体单元模拟的组成元素为以下种类：轮胎、轮惘及刚性路面；汽车有限元模型的建立健全，把轮胎运动的形式细化为刚体滚动和纯变形两类；而接触单元模拟成为表示轮胎与地面之间的相互作用的效果；胎面花纹沟被省略的同时细化网络将汽车轮胎接触区域周边的面貌呈现出来；三维超弹性模拟应用在轮胎胎面橡胶上；使用三维复合材料单元模拟的对象主要是胎体帘布层、带束层和冠带层；六面体八节点等参元模拟用于建设汽车轮胎结构；对于以上一切的单元，其均具有变形能力强、高硬度的特征。
1.2 对汽车轮胎承载部件受力情况的分析应用有限元分析法对195/651R489H型号的高速轿车子午线轮胎垂直加载这一工作状况下的结构进行分析。
因为汽车轮胎在垂直载荷的作用下，此时轮胎自体与地表接触时不是轴对称这是必然的结果，那么此时与轮胎相接触的地面区域势必会产生复杂多变的应力，且发生无规则的形变。
有限分析法在应用之时发现在接触底的中心轮胎胎体帘布层无应力产生，而当汽车轮胎与接地中心背离之时胎体帘布层受到了拉应力的作用，并且在接触区域的始末端拉应力的数值是最大的；有限元分析法在对汽车轮胎的带束层进行分析之时，发现其并不是在轮胎接地内、外区域均受到拉应力的作用，在接地区域内部其只受压应力，而产生压应力最大的位置依然是汽车轮胎接地区域的中心，并且轮胎第一带束层接地中心的压应力远远小于第二带束层，在接地区域的其他范围内第一、二带束层所受的压应力值基本一致。
有限元分析在轮胎设计中的应用
有限元分析在轮胎设计中的应用Richard Sturt(Ove Arup&Partners,英国) 摘要:计算机仿真为轮胎设计带来了革命性的发展。
有限元分析新技术,如LS2D YNA力学分析软件在轮胎设计中的应用,可以用虚拟样胎代替实物测试,缩短了新产品的上市周期并可大幅度减少开发费用,同时可为汽车生产厂提供详细的数据,从而满足整车设计工程日益提高的要求。
然而直到最近,也不能完全像实际试验那样来仿真轮胎试验。
轮胎模型的困难包括:轮胎结构的复杂性、轮胎内部的大变形、经常变化的接触条件和为了追踪轮胎在试验面上转动几圈所需要的大计算量。
有限元节点的高级性能(如LS2D YNA)和现代计算机的强大计算能力相结合提供了理想地模拟轮胎试验的可能性。
中图分类号:TQ33611 文献标识码:B 文章编号:100628171(2001)03201432031 滚动轮胎模型轮胎制造商利用滚动轮胎的有限元模型来评价和提高他们的设计水平。
滚动轮胎的有限元模型可以用来评价轮胎在不同载荷下的响应、断面变形、侧偏角和操作性能,还可以计算轮胎在障碍物上滚动时的应力和应变,对轮胎的耐久性进行预报并提供解决方案,并可为整车性能的优化提供数据。
2 软件选择本文中提到的模拟是在Ove Arup&Part2析时由于单元数目巨大而需要求解大矩阵的逆矩阵问题。
3 模型结构一个载重轮胎的模型图包括13000个单元。
胎面和胎侧采用转型单元,胎体采用壳单元。
每个壳单元都是由代表内衬层、帘布层、过渡胶层、缓冲层、胎圈包布层等的10～15层所组成,每层都定义了刚度和转角。
这种“层合壳”的优点是可以减少单元的数目,从而缩短程序运行的时间;缺点是引入了在断面厚度方向上随厚度而分布的应变的假设。
研究人员正在创建更加详细的模型,模型中每一个刚性层(帘线层、垫胶层等)都单独地划分成一层壳单元,而两者之间的橡胶层划分成砖型单元。
这种方法也正应用于胎冠的划分。
汽车轮胎与地面接触的有限元分析
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）题目：汽车轮胎与地面接触问题的有限元分析作者： C G H指导教师： S K M 教授专业：工程力学时间：二零一七年六月中文题目：汽车轮胎与地面接触问题的有限元分析外文题目：FINITE ELEMENT ANAIYSIS OF CONTACT PROBLEM BETWEEN CAR AND GROUND毕业设计（论文）共81（其中：外文文献及译文26页）图纸共 0 张完成日期 2017年6月15日答辩日期 2016年6月23日辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书本人郑重承诺：《汽车轮胎与地面接触问题的有限元分析》毕业设计（论文）的内容真实、可靠，系本人在指导教师的指导下，独立完成。
如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担全部责任。
学生签名：年月日辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书本人郑重承诺：我已按学校相关规定对同学的毕业设计（论文）的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。
如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。
指导教师签名：年月日摘要轮胎的接触问题对汽车安全有着至关重要的影响，对汽车轮胎与地面接触问题研究，有助于轮胎设计人员改进轮胎结构和材质，提升汽车安全性能。
本文系统地介绍了轮胎的具体构造、各个部位的功能与轮胎规格的国际标准表示法，提供了轮胎的各种失效形式。
采用数值模拟方法对轮胎与地面接触问题进行研究，考虑到轮胎实际结构的复杂性，简化轮胎模型，建立合适的轮胎有限元模型，利用接触对，模拟汽车轮胎与刚性目标面的接触，研究了汽车轮胎在垂直载荷作用下与路面的静态接触，分析了轮胎在垂直载荷作用下接触压力分布和轮胎与地面的接触变形。
同时，还模拟轮胎与路面的滚动接触，系统地分析了轮胎在与刚性路面的滚动接触过程中轮胎与路面间接触压力的分布情况以及轮胎的接触变形，以及不同充气压力和不同垂直载荷作用下轮胎的接触变形和接触压力。
基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究
基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究一、引言在当今社会中，车辆轮胎作为车辆的核心部件之一，其使用寿命、性能强弱直接影响着车辆在行驶过程中的性能。
因此，研究车辆轮胎的动力学性能，对于提高车辆的行驶安全性和性能具有重要意义。
随着计算机技术和有限元分析方法的发展，基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究的方法日益成熟，不断得到完善。
本文将基于有限元分析方法，详细探讨车辆轮胎的动力学性能研究方法和实现。
二、车辆轮胎的动力学性能车辆轮胎的动力学性能主要包括轮胎的悬挂性能、路面适应性能以及制动性能等方面。
其中，轮胎悬挂性能对于车辆的稳定性和舒适性都有着重要的影响。
1、轮胎的悬挂性能轮胎的悬挂性能是指轮胎在行驶过程中，承受地面不平度和负荷作用下所发生的相对运动状态，主要有三个方面：纵向刚度、侧向刚度和垂向刚度。
轮胎的侧向刚度直接影响车辆的转向稳定性和操纵性，而轮胎的纵向刚度和垂向刚度则主要影响车辆的行驶稳定性和路面适应性能。
2、路面适应性能路面适应性能主要是指轮胎在行驶过程中，对于路面表面的不平度和纹理的适应能力，主要由轮胎的形变能力和接地面积等因素来决定。
其关键技术为轮胎有限元模型的建立，以及轮胎接地面的特征量的计算和分析。
3、制动性能轮胎的制动性能主要是指轮胎在制动时对于路面的抓地力和制动距离等方面的表现能力，因此最主要的课题是轮胎与路面之间的摩擦特性。
三、基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究，主要包括轮胎有限元模型建立、轮胎动力学仿真分析和实验验证等几个方面。
1、轮胎有限元模型建立轮胎有限元模型的建立是基于有限元方法的轮胎动力学仿真研究的基础，直接影响着轮胎仿真分析的准确性和可靠性。
因此，在建立轮胎有限元模型时，需要考虑到轮胎的结构特性，如胎面花纹、胎壳结构和胎肩等，并考虑到胎内空气压力等因素对轮胎应力分布的影响。
2、轮胎动力学仿真分析轮胎动力学仿真分析主要是通过有限元仿真分析，模拟轮胎在不同工况下的变形和应力，得出其动力学性能和力学特性等重要参数，以便对轮胎设计进行探索和优化。
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
有限元分析在轮胎设计中的应用
有限元分析在轮胎设计中的应用作者：北京化工大学杨卫民谭晶李锋祥来源：雅式工业专网早期的轮胎生产完全凭经验进行，并无理论可言。
最先提出的自然平衡轮廓理论就带有明显的想象和经验色彩。
另一方面，轮胎结构设计理论的发展是与轮胎力学分析理论的发展息息相关的。
随着轮胎力学分析理论从网络理论、薄膜理论、层合理论、薄壳理论发展到有限元分析理论，轮胎结构设计理论也从自然平衡轮廓理论、最佳滚动轮廓理论发展到动态模拟最佳轮廓理论以及第二代预应力和动平衡轮廓设计理论等十多种理论。
最佳滚动轮廓理论(RCOT）RCOT是一种确定轮胎断面轮廓的理论，着眼于行驶时的轮胎轮廓，最先由日本普利司通公司于1985年提出。
它是通过预先控制轮胎充气时在带束层和帘布层上产生的张力分布，以使行驶时的张力分配达最佳状态。
普利司通独创的有限元法轮胎分析程序在该理论的创建中发挥了重要作用。
以这种理论设计的轮胎滚动阻力低，接地面形状改善，生热低，稳定性、操纵性都有大幅度提高。
但该理论仅考虑了胎侧部位的形状，对于胎冠形状的影响以及诸如材料分布和材料特性等内部结构特性的影响则未考虑。
负荷下最小应变能理论负荷下最小应变能理论（STEM）是1988年日本横滨公司为了解决钢丝载重子午胎的带束层端部和胎体帘布层反包端部容易出现应力集中问题而提出的。
该理论认为：为了提高耐久性，必须使带束层端部与胎体帘布层反包端部承受负荷时的应变能同时减小，而这两个端部的应变能通常是一方减小，则另一方增大；另外，轮胎变形时属于大变形。
针对上述状态，横滨公司开发了三维非线性结构有限元程序对其进行精确计算，并把它设计成CAD 程序投入使用。
采用STEM理论设计的轮胎，能大幅度提高带束层、胎圈部位的耐久性、耐偏磨性，有效降低了行驶中轮胎的表面温度，提高了轮胎的耐久性能和操纵稳定性。
动态模拟最佳轮廓理论（DSOC）DSOC是属于借助大型电子计算机对轮胎的行驶状态进行模拟的第三代轮胎设计理论。
计及胎面花纹的子午线轮胎接地性能有限元分析
计及胎面花纹的子午线轮胎接地性能有限元分析胎面花纹对子午线轮胎的接地性能起着重要的作用。
本文将使用有限元分析方法来研究胎面花纹对子午线轮胎的接地性能的影响。
有限元分析是一种数值计算方法，用于解决复杂的物理问题。
它将实际的物体或结构分割成许多小的有限元素，然后对每个元素进行分析和计算，并使用数值方法来求解整个系统的行为。
有限元分析适用于各种不同的工程领域，包括机械、土木、航空航天等。
在子午线轮胎的接地性能分析中，可以将轮胎的胎面花纹视为一个复杂的结构，通过有限元分析方法来研究其对轮胎性能的影响。
首先，需要将轮胎的胎面花纹细分为许多小的有限元素。
然后，对每个有限元素进行应力和应变分析。
最后，通过叠加所有有限元素的结果，得到整个轮胎的接地性能。
在有限元分析中，需要考虑许多因素来获取准确的结果。
首先是材料的性质。
胎面花纹通常由橡胶材料制成，因此需要考虑橡胶的弹性特性和摩擦性能。
其次是轮胎的载荷。
轮胎在运行过程中承受着来自车辆负荷的压力，需要考虑轮胎受力的情况。
另外，轮胎与地面的接触情况也是需要考虑的因素。
例如，轮胎在湿地或泥泞地形上的接地性能可能与干燥地面上有所不同。
有限元分析还可以用于研究不同胎面花纹设计的轮胎的接地性能比较。
通过改变轮胎的胎面花纹设计，可以研究不同花纹对轮胎接地性能的影响。
例如，可以比较不同花纹间隔、花纹深度和花纹形状对轮胎的影响。
总之，有限元分析是一种有效的方法，可以用于研究胎面花纹对子午线轮胎的接地性能的影响。
通过具体的模型和材料参数，可以得到轮胎在不同路面条件下的接地性能表现，提供基础理论支撑和技术指导。
将来，有限元分析可以帮助轮胎设计师和工程师优化胎面花纹设计，提高轮胎的性能和安全性。
汽车轮毂有限元分析
汽车轮毂有限元分析汽车轮毂有限元分析是通过应用有限元方法进行轮毂结构的分析和优化。
有限元方法是一种数值分析方法，可以将复杂的连续体结构分割成为许多小的有限元单元，对每个小单元进行离散化的计算，再通过组装这些小单元，来近似求解整个结构的力学行为。
轮毂在汽车中发挥着关键的作用，不仅需要具备足够的强度和刚度，还需要考虑到其重量和制造成本。
为了实现更好的性能，有限元分析可以提供大量的设计数据和结构应力分布，从而帮助设计师确定最佳的轮毂结构。
有限元分析通常包括以下步骤：1.几何建模：通过将轮毂几何形状离散成小单元，建立起有限元模型。
这一步需要使用专业的CAD软件进行建模，以准确地描述轮毂结构。
2.材料建模：根据轮毂的实际材料特性，选择合适的材料模型，并设定材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等力学参数。
3.网格划分：将轮毂模型网格化，将轮毂分割成小的连续单元。
合理的网格划分可以提高计算精度和计算效率。
4.边界条件：根据实际情况，设定边界条件，如轴承支撑力、轮胎压力等。
这些边界条件对于模拟真实工作状态和载荷非常重要。
5.载荷应用：模拟轮毂在实际使用过程中受到的各种载荷，如非均匀地面不平度、刹车力、加速度等。
6.求解方程：根据有限元法的基本原理，利用有限元软件对结构进行计算，求得轮毂在载荷下的应力、应变等力学响应。
7.结果分析：通过分析有限元计算结果，可以得到轮毂结构的强度、刚度、振动响应等重要性能参数，从而指导结构的优化设计。
在进行汽车轮毂有限元分析时，需要考虑到轮毂结构的复杂性和工作条件的多样性，如静载、动载、冲击载荷等。
同时，还需要考虑到材料疲劳、裂纹扩展等影响轮毂寿命的因素。
基于有限元分析的汽车轮毂优化设计可以帮助设计师实现以下目标：1.轻量化设计：通过有限元分析可以对轮毂结构进行优化，减小重量，提高车辆的燃油经济性和操控性能。
2.强度优化：有限元分析可以帮助确定轮毂结构在各种工况下的应力水平，以确保轮毂具备足够的强度和刚度，避免因应力过高而导致的疲劳损伤。
有限元分析在轮胎结构设计中的应用
有限元分析在轮胎结构设计中的应用有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种应用数学方法和计算方法解决物理领域中的工程和科学问题的技术。
在轮胎结构设计中，有限元分析可以发挥重要作用。
本文将探讨有限元分析在轮胎结构设计中的应用。
首先，有限元分析可以用于轮胎的结构分析。
在轮胎的结构设计过程中，了解和评估轮胎的结构性能是非常重要的。
有限元分析可以帮助工程师对轮胎的不同部分进行细节分析，如轮胎的胎面、胎肩、胎侧等等。
通过有限元分析，可以模拟轮胎在不同道路条件下的受力情况，研究轮胎的应力、变形和疲劳等特性。
这有助于工程师了解轮胎的强度和刚度，为轮胎设计提供依据。
其次，有限元分析可以用于轮胎的耐久性分析。
耐久性是轮胎结构设计的一个重要指标。
有限元分析可以帮助工程师模拟轮胎在实际使用条件下的循环荷载作用下的疲劳性能。
通过有限元分析，可以评估轮胎的寿命和耐久性，预测轮胎在不同使用条件下的损坏情况。
这有助于工程师确定合适的轮胎材料和结构设计，提高轮胎的寿命和可靠性。
另外，有限元分析还可以用于轮胎的车辆动力学分析。
轮胎在车辆行驶过程中，承受着来自地面的力和转矩，对行驶稳定性和操控性起着关键作用。
有限元分析可以帮助工程师模拟轮胎和地面之间的接触力，研究轮胎的摩擦特性和动力学行为。
通过有限元分析，可以评估轮胎在转弯、制动和加速等情况下的性能，优化轮胎的设计参数，提高车辆的操控性和行驶稳定性。
此外，有限元分析还可以用于轮胎的优化设计。
通过有限元分析，工程师可以设计和评估不同的结构方案，优化轮胎的性能。
例如，可以通过有限元分析评估轮胎胎面花纹的设计对轮胎的排水性能和抓地力的影响，优化胎面花纹的形状和纹样。
此外，还可以通过有限元分析优化轮胎的结构参数，如胎压、胎宽和胎壁高度等，以获得更好的性能和经济性。
总而言之，有限元分析在轮胎结构设计中的应用十分广泛。
通过有限元分析，可以模拟轮胎的结构和性能，研究轮胎的强度、疲劳性能和动力学行为，优化轮胎的设计参数，提高轮胎的性能和可靠性。
工程车辆轮胎滚动状态下与土壤接触有限元分析
工程车辆轮胎滚动状态下与土壤接触有限元分析韩 卿,孙蓓蓓(东南大学机械工程学院,江苏南京 211189)摘要:工程车辆轮胎与土壤相互接触作用,对工程车辆性能具有重要影响。
应用三重非线性有限元分析方法,利用非线性有限元软件ABAQUS建立轮胎与地面接触三维有限元模型,分析了稳态滚动轮胎在不同胎压、载荷下与土壤接触问题,对比了不同载荷、胎压下轮胎及地面的变形、应力和应变情况。
数值计算结果表明,该轮胎/土壤接触有限元模型是合理的。
关键词:工程车辆;轮胎;地面接触;有限元分析中图分类号:TP391.7 文献标识码:A 文章编号:1672-1616(2008)07-0075-04 工程车辆轮胎与土壤相互接触作用,对工程车辆性能具有重要影响。
对于非路面重载工程车辆而言,地面的非线性变形对车辆的影响十分显著。
轮胎与地面的接触不再是单点接触,而是随着地面和轮胎的变形而变化的接触区域。
显然,在工程车辆动力学特性的研究中,如果忽略地面的变形,必然不能反映车辆动力学特性的真实情况,所得结果在实际应用中也将是不可靠的。
因此必须建立基于变形地面的轮胎与地面的接触模型,以此模型为基础对工程车辆在复杂恶劣的地面环境中的各项性能进行进一步的研究[1]。
以往在轮胎/地面接触的研究中,人们常常把地面视为刚性表面,忽视了地面变形对轮胎/地面接触的影响。
本文以某工程车辆轮胎为例,利用非线性有限元分析软件ABAQUS建立轮胎与土壤接触的三维有限元模型。
1 轮胎和土壤三维有限元模型的建立1.1 轮胎有限元模型的建立本文以某工程车辆轮胎为例,根据具体轮胎规格参数建立有限元模型。
如图1所示,轮胎主要分为胎体、帘布层和钢丝加强层。
胎体与帘布层单元应用束缚(Tie)进行约束;轮辋与胎体转轴中心点刚性耦合,不变形并随胎体一起运动,以此简化模拟钢丝加强层及轮辋部分。
轮胎各部分单元属性见表1。
图1 轮胎有限元模型表1 轮胎土壤有限元单元属性胎体帘布层土壤单元属性S4R S4R C3D8R单元个数90034072000节点个数95040879152 橡胶胎体是轮胎的主要组成部分,其中橡胶的材料非线性成为轮胎与土壤接触中主要影响因素之一。
实心轮胎滚动状态下与地面的有限元分析
轮胎 与地 面接 触 的非线 性 主要来 源 于两个 方面阁 ：
（ ）接 触界 面 的 区域大 小 、 １ 相互 位 置 、 触状 态都 是 未 接 知 的 ， 且是 随 时 间变化 的。 （ ）接触 条件 的非 线性 。 而 ２
接触 条件 的内容 包括 ： 轮胎 和地 面不 可相互 侵 入 ， 触 接
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第 ２期 （ 第 ９ 总 ５期） Ｎ ．Ｓ ＭＮ． ） ｏ Ｕ ｏ ５ ２（ ９
机 械 管 理 开 发
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＡＬ Ｃ ＭＡＮＡＧ ＥＭＥ ＡＮＤ ＮＴ ＤＥ Ｌ ＭＥ ＶＥ ＯＰ ＮＴ
２０ ０ ７年 ４月
Ａｐ ． ０ ７ ｒ２０
，
模 型 ， 析 了 实心 轮 胎在 滚 动状 态 下 的接 触 问题 ， 察 了实 心轮 胎 的 变形 、 力 、 变 、 沉 量 与载 荷 的关 系。 分 考 应 应 下
【 键 词 】 实 心轮 胎 ； 动接 触 ； 线 性 有 限 元 关 滚 非
Ｉ 中图分类号】 Ｕ ８ ． ４２ ３
｛Ｋ 】 ［ 】＋Ｋ 】｝ ｑ＝ Ｆ｝ ｛ ｝ ｛ （） ［ 。 Ｋ ［ ｛ ｝ ｛ ＋ 一 Ｐ｝ ４ ＋ ６ 式 中： 】为切线刚度矩阵 ，Ｋ】为初位移 刚度矩阵 ［ 。 Ｋ ［
或 大位 移 刚度矩 阵 ， ｝为节点 坐标增 量 矢 量 ，Ｆ｝ ｛ ｛ 为
体 载 荷矢 量 ， 为 面 载 荷 矢 量 ，Ｐ｝ 应 力 在 节 点 上 ｛ ｝ ｛ 为 的等 价合 力矢 量 。
实心 轮胎 滚 动状 态 下 与地 面三 维接 触 的有 限元 分 析
郝 铁 生
（ 庆 大学 机械 学 院 汽 车 工程 系 重 庆 重 ４０４） ０ ０ ０
【 摘
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。
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。
利用有限元分析指导8R225轮胎设计
利用有限元分析指导8R225轮胎设计有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种数学方法，通过将连续物体分割成有限数量的离散元素，将连续问题转化为离散问题，从而求解复杂结构的应力、变形、疲劳寿命等问题。
在轮胎设计中，有限元分析可以用于辅助优化轮胎的结构和性能。
首先，轮胎的结构可以通过有限元分析进行建模。
将轮胎划分为多个离散元素，并定义各个元素的材料性质和几何形状。
通过有限元分析软件建立轮胎的有限元模型，可以计算轮胎在各种载荷下的应力和变形情况。
在轮胎设计中，一个重要的指标是轮胎的接地面压力分布。
有限元分析可以计算轮胎接地过程中接触区域的压力分布情况。
这可以帮助设计师优化轮胎的胎纹纹路，以达到最佳的接地性能。
同时，可以根据有限元分析结果调整轮胎的胎肩和胎冠结构，以改善轮胎在转弯和刹车时的性能。
另外，有限元分析还可以对轮胎的强度和疲劳寿命进行评估。
通过有限元模型，可以计算轮胎在不同道路条件下的应力集中区域，以及轮胎在连续行驶中的应力变化情况。
这有助于发现轮胎的应力疲劳问题，并提出相应的改进措施。
通过有限元分析，还可以研究轮胎的动态性能。
例如，可以计算轮胎在不同速度下的振动特性，以提高轮胎的舒适性和稳定性。
此外，还可以分析轮胎在各种路面条件下的动力响应，以评估轮胎的抓地力和操控性能。
最后，有限元分析还可以用于轮胎的轻量化设计。
通过优化轮胎的结构和材料，可以减少轮胎的重量，提高车辆的燃油经济性。
有限元分析可以用于确定轮胎的材料厚度和分布，以及轮胎的结构连接方式，以实现最佳的轮胎性能和轻量化设计。
综上所述，有限元分析可以在轮胎设计中发挥重要的指导作用。
通过对轮胎结构、应力分布、疲劳寿命、动态特性和轻量化设计等进行分析，可以优化轮胎的性能，提高车辆的安全性、舒适性和经济性。
滚动轮胎侧倾状态接地摩擦性能有限元分析
所示 的有 限元 模 型 ， 网格划 分 如 图 ２所示 ， 该模 型
下沉 量 、 同充气 压 力 及 静 摩 擦 因数 等 因素 对 轮 不
胎静 态接 地面 内应 力一 变场 的影 响 ； ｉ ｅ 应 Ｋｎｓ ｙＳ ］ ｌ
对轿 车 轮胎进 行 了耐 磨 性 试 验 ， 立 了接触 摩 擦 建
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第 ９期
程 钢 等 ．滚 动 轮 胎 侧倾 状 态 接 地 摩 擦 性 能 有 限 元 分 析
５５ ５
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嘣
侧 倾 角 度 ／。 （ ） （）自由滚 动状 态 ａ
（ ０ ３ ４２ ０ ） ２ ０ ０ ２ ６９
作者简介 ： 程钢（ ９ １）男 ， １ ７一 ， 山东 青岛人 ， 山东建筑 工程学 院 讲师 ， 博士 ， 主要研究方向为有限元仿真及振动测试分析 。
图 ２ 轮 胎 材 料 分 布 及 网格 划 分
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第 ９ 期
程 钢 等 ． 动轮 胎 侧 倾 状 态 接 地 摩 擦 性 能 有 限元 分 析 滚
滚动轮胎侧倾状态 接地摩擦 性能有 限元分 析
程
（． １ 山东 建 筑 工 程 学 院 机 电 系 ， 东 济 南 山
钢 赵 国群 管延 锦 ， ，
２ ０ ０ ；． 东大 学 模 具 工 程 技 术 研 究 中 心 ， 东 济 南 ５ １ １２ 山 山 ２０６） ５０ １
摘 要 ： 虑轮 胎 的 几何 非线 性 、 料 非线 性 以 及 轮胎 与地 面接 触 非 线 性 ， 考 材 建立 １ ５ ６ Ｒ１ ９ ／ ０ ４子 午 线 轮 胎 三 维 非 线 性 有 限 元模 型 ， 分 析 侧倾 角 度 和 滚 动 速 度 对 轮胎 与地 面 接触 区 形状 变 化 和接 触 摩 擦 力分 布 规 律 的 影 响 。结 果 表 明 ， 并 最 大摩擦应力均随着侧倾角度的增大而增大 。 关 键 词 ： 午线 轮 胎 ； 倾 ； 擦 力 ； 子 侧 摩 非线 性有 限 元分 析
滚动轮胎侧倾状态接地摩擦性能有限元分析
滚动轮胎侧倾状态接地摩擦性能有限元分析的报告，800字
滚动轮胎侧倾状态接地摩擦性能有限元分析报告
本报告旨在详细介绍滚动轮胎接地摩擦性能的有限元分析研究。
滚动轮胎的侧倾状态影响其接地摩擦性能，为了正确地设计和总结滚动轮胎的摩擦性能，采用有限元分析技术对滚动轮胎接地摩擦性能进行分析研究是明智的。
本文首先对滚动轮胎侧倾状态的影响进行了分析和分析，然后采用有限元分析技术对其有限元模型进行建模和仿真，评估滚动轮胎接地摩擦性能，最后根据仿真结果得出结论。
首先，本文通过分析滚动轮胎侧倾状态的影响，发现侧倾状态对滚轮轮胎的接地摩擦性能有着重要的影响，如摩擦系数、承载能力等。
因此，采用有限元分析技术可以更好地表达滚动轮胎摩擦性能的实际情况。
其次，本文根据实际情况建立有限元模型，对滚动轮胎进行接地摩擦性能仿真，在仿真中分析滚动轮胎在不同侧倾状态下的摩擦特性，并对滚动轮胎摩擦系数和承载力进行比较。
最后，根据本研究的仿真结果，得出结论：在滚动轮胎的侧倾状态下，摩擦系数和承载力均有所提高，因此建议在设计中应考虑滚动轮胎的侧倾状态，以获得更优良的接地摩擦性能。
总之，本研究使用有限元分析对滚动轮胎侧倾状态接地摩擦性
能进行了详细的分析和研究，根据仿真结果建议设计者在考虑滚动轮胎侧倾状态，可以获得更优良的摩擦性能。
建立轮胎有限元结构分析模型应注意的问题
图 3 轮胎有限元结构分析模型
5 结语 确定合理的计算方法并建立正确的力学模型
是对轮胎进行有限元结构分析的关键 。在建立模 型时 ,对于轮胎中的橡胶材料和橡胶2帘线复合材 料要准确地描述和正确输入其材料的特性 ;对于 轮胎存在的大变形和接触问题 ,需采用合理的单 元进行模拟 ;为预测轮胎的局部力学行为 ,应采用 三维单元模拟 ,并在轮胎的接地区附近采用细化 网格 。
参考文献 :
[ 1 ] Farhad T1 Rubber elasticity models for finite element analysis [J ]1Computers & Structures ,1987 , 26 (122) :332401
[ 2 ] Parhizgar S , Weissman E M ,Chen C S1 Determination of stiff2 ness properties of single2ply cord2rubber composites[J ] . Tire Sci2 ence and Technology ,1988 ,16 (2) :11821261
擦接触模型确定 。
一般地 ,目标表面取地面 ,用 4 个节点表示 ;
接触表面取胎面 ,用 1 个节点表示 。采用接触算
法 ,在平衡迭代结束时 ,通过检测接触节点和目标
表面之间的间隙 ,判定二者是否接触 。若间隙值
为正 ,则无接触 ,若间隙值为负 ,则接触节点侵入
目标表面 ,接触相容性破坏 。
为满足接触相容性 ,在目标表面产生法向力 ,
2 02 轮 胎 工 业 2002 年第 22 卷
含复杂胎面花纹的轮胎有限元分析-不同滚动状态下的轮胎结构受力对比分析-李兵-2010
60
Full braking
Full traction
40
Camber, 10o
20
Camber, -10o
Slip, 10o
0
-100
-50
0
50
100
true distance(mm)
图 5 各种滚动工况下的第 2 带束层帘线受力（180º 截面）
rebar force (N)
4. 不同滚动工况对轮胎橡胶受力变形特征的影响
对比图 6 和 10 可以看出，在 10º 侧偏角下轮胎 180º 截面前后两侧的 Mises 应力分布是基本关于 180º 截面对称的，仅轮胎左侧的花纹块底部区域在 180º 截 面前后两侧的 Mises 应力有较为明显的差异。轮胎截面内的 Mises 应力分布不再 关于轮胎中分面对称。在 10º 侧偏角下，不管是胎面花纹部分还是轮胎主体部分， 均是在轮胎左侧受力减小（与自由滚动工况相比）而在轮胎右侧受力增大；且侧 偏滚动工况下轮胎主体部分橡胶的各个危险区域内 Mises 应力减小或增大的幅 度均较侧倾滚动工况下的相应幅度更大。侧偏滚动工况下轮胎橡胶受力的上述分 布特征与轮胎在侧偏滚动工况下的前述接地应力分布情况也是一致的。与 10º 侧 倾角下的情况类似，在 10º 侧偏角下位于胎侧部的区域 W 和位于胎圈部的区域 X （如图 10(a)和(b)中所示）同样是可能的危险区域；此外，在 10º 侧偏角下位于 轮胎左侧的花纹块底部的区域 Y1 和 Y2 也成为新的可能危险区域。
总之，滚动工况的改变对轮胎橡胶结构受力变形情况的影响是非常显著的。 与自由滚动工况相比，在驱动、制动、侧倾滚动和侧偏滚动等工况下，尤其是侧 偏工况下，一些原可能危险区域的受力变形情况明显恶化，并且出现了一些新的
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图 １ 轮 胎 滚 动 模 型
三个 运 动可描 述为
Ｘ ： Ｒ Ｐ （ ０一 Ｐ。 ）＋ Ｙ ： Ｄ（ Ｘ） Ｚ — Ｒ １ 一 ） Ｐ （， ＋ ｃ
Ｒ ： Ｒ ＝
（） １ （） ２ （） ３
１ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｅ ｓｔ Ｊｎ ｎ。 ５ ０ １ ． ｈ ｎ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ， ｉａ ２ ０ ６ ２ Ｓ ａ ｄ ｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｃ ｉｅ ｔ ｒ ＆ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｊｎ ｎ， ５ １ １ ． ｈ ｎ ｏ ｇ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＡｒ ｈ ｔｃｕ ｅ ｔ ｇｎ ｅｉ ｇ，ｉ ａ ２ ０ ０
１ ．３ ．１ 转 动 接 触
在点 Ｐ 以角 速度 旋 转 ， 同时 以侧 偏 角速 度
ｔ 在点 Ｐ 绕轴 转 动 。 设 轮胎 上任 一点 Ａ在 时 Ｏ 假 间 ｔ ０时位 于 ＰＪ在 ｔ 刻 ， 的运 动 由三 部 分 一 【 。 时 它
为 了将 转 动 的影 响 考 虑 到 轮 胎 接 地 状 态 中 ，
１ ４ ・ ０
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滚 动 轮 胎 接 地 性 能 有 限 元 分 析 — — 赵 国群 程
钢 管 延 锦
轴 上且不 转动 的参 考 构 架 ， 问题 简 化 为完 全 空 将
间离散 问题ｕ 。
１１１ ． ． 运动 方程
将 式 （ ）线性 化 ， ６ 得
ｃ ｌｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｔｒ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｖ ｒｏ ｓ ｏ ｅ ａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉｉ ｎ ． Ｓ ｍ ｅ ｃ ｎ ａ ｔ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｕ ｈ ａ ｈ ａ ｃ ｌｔ ｈ ｉｅ ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｏ ａ ｉ ｕ ｐ ｒ ｔｎ ｏ ｄ ｔ ｓ ｏ ｏ ｔ ｃ ｒ ｂ ｅ ，ｓ ｃ ｓ ｔ ｅ ｏ
Ｆｉ ｉｅＥｌ ｍ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎｔＡｎａｙ ｉ ｆＣｏ ｔ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓｏｆＲｏ ｌｎ ａ ａ ｒ ｓ ｌ ｓｓ ｏ ｎ ａ ｔＣｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｌｉ ｇ Ｒ ｄｉ ｌＴｉｅ
Ｚ ａ ｏ ｕ Ｃ ｅ ｇＧａ ｇ’ Ｇｕ ｎＹａ ｊ ｈ ｏＧｕ ｑ ｎ ｈ ｎ ｎ ａ ｎｉ ｎ
式 中 ， 为 由稳 态 条 件 得 到 的时 间不 相 关 函数 。 Ｄ
图 ２ 轮 胎 有 限 ３ 模 型 １ ５
组成 ： 由于旋转 ， 点 从 Ｐ 运 动 到位置 ｘ； Ａ 。 由于变
形， Ａ点从 位置 ｘ运 动到位 置 ｇ； 由于侧 偏 ， Ａ点 由 位 置 ｙ运 动到位 置 ｚ。
根据 轮胎 的不 同部 件 ， 有 限元 模 型 中分 别 在
定 义 不 同的材料性 能 （ ２ ，采 用 三 维 实体 单 元 图 ）
Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｄａ ｉｅ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ；ｏ ｌｎ ｎ ｉｅ ｒｔ ｙｗｏ ｄ ：ａ ｉｌｔ ；ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｎ ｌｓｓ ｒ ｌ； ｏ ｌ ａ ｉｙ ｒ ｎｅ ｎ
０ 引 言
车辆 的支承 、 向和 操 纵 要 通 过 轮 胎 与 地 面 导 之 间的相互 作用 才能 实现 。在 轮 胎与地 面 相互 作 用 的过 程 中 ， 胎 的性 能 决 定 着 两 者 之 间 的载 荷 轮
摘要 ： 为深入 理解轮 胎 滚动 运动 学机理 ， 立 了轮 胎 在 平 面上 滚 动 的三 维非 线性 有 限元 模 建 型 。在模 型 中考 虑 了轮 胎 的几何 非 线性 、 材料 非线 性 以及轮 胎接 触 非线 性 ， 算 了子 午线轮 胎 计
１５ ６Ｒ１ 不 同速 度 滚动 时 的变形 情 况 、 地 区压 力 分 布 、 擦 力分 布 、 ９／ ０ ４在 接 摩 带束 层 应 力分 布 等
将式 （ ）中的 速度 矢 量 分 解 为 法 向 和 切 向分 量 。 ６ 对 所有 与地 面接 触 的 节 点 ， 向分 量 由于 接 触 条 法
件 而被 强制 为零 。 于摩 擦 力 计 算 的相 对 滑 移 速 用 度 是切 向分 量与 地面 运 动 的速 度 差 。
１ ２ 有 限元 模型 ．
模 拟 轮胎各 部件 。 型 中考虑 了轮胎 的纵 向花 纹 。 模
其 中 ， 胶 材 料 采 用不 可压 缩 Ｍｏ ｎ ｙ材 料 模 型 橡 ｏｅ
模拟。 橡胶 一 帘线 复合 材 料用 Ｒ ｂ ｒ ｅ ａ 材料 模 型模
拟。 在带 束 层 端 部 、 胎体 反包 处 和 胎 圈 等 结 构 复
ｔｒ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ， ｔ ｈ ｐｅ ｏｆ ｃ ｎｔ ｃ ｅ ｉｅ ｄｅ ｏ ｍ ｔｏ ｈｅ ｓ ａ ｏ ａ ｔ ａｒ ａ， ｔ ｃ ｎｔ ｃ ｐｒ ｓ ｕ ｅ ｈｅ ｏ ａ ｔ ｅ ｓ ｒ ｄｉｔ ｉ ｔｏ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ， ｔ ｏ ａ ｔ ｒｃ ｉ ｎ ｈｅ ｃ ｎｔ ｃ ｆ ｉ ｔｏ ｓ ｒｓ ｉｔｉ ｉ ｔ ｅ ｓ ｄ ｓ ｒｂｕｔｏｎ，ｔ ｅ ｂ ｌ ｔ ｅ ｓ ｄ ｓ ｒ ｂ ｉ ｈ ｅ ｔ ｓ ｒ ｓ ｉ ｔｉ ｕｔｏｎ，ｗｅ ｅ ｄｉｃ ｓ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ． Ｔｈｅ ｅ ｐａ ａ ｅ ｅ ｓ ｗｅ ｅ ｄ — ｒ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｅ ａｌ ｓ ｒ ｍ ｔ ｒ ｒ ｅ ｔ ｒ ｎ ｄ ｆ ｏ ｔ ｅ ｃ ｌ ｕｌ ｔ ｄ ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｈ ｉｅ ｂｏ ｎｄ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ｉ ｔ ｉ ｕｔｏｎ ｏ ｅ ｔｃ ｌ ｅ ｍｉ ｅ ｒ ｍ ｈ ａ ｃ ａ ｅ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｎｓ ｏｆ ｔ ｅ ｔｒ ｄｙ ａ ｒ ａ ｎｄ ｈｅ ｄ ｓ ｒｂ ｉ ｆ ｖ ｒ ｉａ ａ ｏ ｉｕｄ ｎ ｌｆ ｒ ｅ ｌ ｇ ｔ ｏ ａ ｔ ｐａ ｈ． Ｔｈ ａ ｅ ｏｒ ｔｏ ｓ ｓ ｕｄ ｅ ａ ａｎ ｐ ｏｂｌｍ ． ｎｄ ｌ ｎｇ ｔ ｉ ａ ｏ ｃ ｓ ａ ｏｎ ｈｅ ｃ ｎｔ ｃ ｔ ｅ ｃ ｐ ｄ ｆ ｍａ ｉ ｎ ｗａ ｔ ｉｄ ｓ ａ ｍ ｉ ｒ ｅ Ｔｈｅ ｒ ｓ ｔ ｓ ｅ ｓ ａ ｇ ｄｉ ａ ｕ ｎ ｔｒ ｅ ｉ ｎ ｎａ ｙ ｉ ｆｔｒ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ｅ ｅ ｕｌｓ ｐｏ ｓ ｓ ｕｉ ｎｇ ｖ ｌ ｅ ｉ ｉｅ ｄ ｓｇｎ ａ ｄ ａ ｌ ｓ ｓ ｏ ｉｅ ｖ ｂｒ ｔｏｎ ａ ｄ ｎｏ ｓ ．
胎 的其 他特性 如 包络 特性 、 态 响应 等 的分 析 ， 瞬 以
传 递 特性 ， 对 车辆 的乘 坐舒适 性 、 并 操纵 性 、 全 、 安 效 率 、 胎 的磨 耗 与 寿 命 产 生 重 要 的 影 响ｌ ］ 轮 Ｌ 。 １
由于 实际 的轮 胎 特性 都 是 在 滚 动 过 程 中形 成 的 ， 更 真 实的 轮胎力 学模 型应 该 考 虑 到 轮 胎 的 滚 动 。 管 迪华 等＿ 利 用 轮胎 的模 态参 数直 接对 轮胎 在 平 ４ 面 上 的滚 动建 立 了便 于 离 散 计 算 的 时 域 仿 真 模
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中 国机 械 工程 第 １ 第 １ ２ ０ ７卷 期 ０ ６年 １月 上 半 月
滚 动 轮 胎 接 地 性 能 有 限元 分 析
赵 国群 程 钢 管延 锦
１ 山 东大 学 ， 南 ，５０ １ ２ 山 东建 筑 工程 学 院 ， 南 ，５ １ １ ． 济 ２０ ６ ． 济 ２ ０ ０
及应 用 于 车 辆 动 力 学 仿 真 都 具 有 重 要 的 应 用 价
值 。 同时 ， 究 在 滚 动状 态 下 轮 胎 与 地 面 作 用过 研 程 中的 接地行 为 和变 形特 性 对轮胎 性 能 的评 价 和
优化 设计 具 有实 际意 义 。
本 文对 子 午 线 轮 胎 １ ５ ６ Ｒ１ ９ ／ ０ ４进 行 了滚 动 特性 三维 有 限元 分析 。
轮 胎 有 限元 模 型
１ １ 轮胎 滚 动建模 ．
基 金项 目： 等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基 金 资 助 项 目 高
（０ ０ ２ ０ ９ ２ ０３ ４ ２ ６ ）
・
为 了模拟 轮 胎稳 态转 动 状 态 ， 采用 欧拉 一 拉
格 朗 日方 程并 考 虑 旋 转 物体 的惯 性 ， 利用 附 在 轮
能 ； ｈ ｎ ＿ 、 ｕ ｈｎ 等 等 研 究 了 胎 面 对 轮 胎 Ｚ ｅ ｇ７ Ｌ ｃ ｉｉ ］ 滚动 的影 响 ；ｈ ｏ Ｓ ｏ ｐ等［ 建立 了 Ｄａｎ ｌ轮胎 一土 ９ ｒ ｅｌ 壤 模 型并 研究 了滚动 轮胎 与 理 论 意 义 ， 且 对 于 轮 而
型； 于增 信等 利 用轮 胎 的圆环 一弹簧模 型 ， 出 给
了稳 态滚动 条 件下 轮胎 的运 动 方 程 的简 化 形 式 ；
Ｓ ｉ ｉ ｉ ［ 采 用 显 示 有 限 元 法 计 算 了 轮 胎 性 ｈｒ ｓ 等 ６ ａｈ
收 稿 日期 ： ０ ４ ０ ９ 修 回 日期 ： ０ ５ ９ ２ ２ ０ —１ —０ ２ ０ —０ ８
考虑 如 图 １所 示 的轮 胎 模 型 ， 胎 绕 对称 轴 轮
△： ｐ－ｕ —）一 ｌ一 ６ 一Ｏ Ａ ｖ（ ａ ｃ ２ 『 Ｊ，Ｐ ｌ （ ）Ｖ １ ６ ｄ ２ｓｖ×ｄ ｄ ｐｊｄ＆ｄ １Ｏ Ｖ 刮 ａｄＶ ０Ｊ ｃ ｄ ＋ 。 Ｂ Ｏ ）ｊ ｖ ３ ｕ
滚动 特性 。重点 对轮 胎 胎 面 的变形 情 况进行 了分析 ， 为轮 胎 结构 设 计 、 动 与噪 声分 析提供 了 振
依据 。
关键 词 ： 子午 线轮 胎 ； 限元分 析 ； 有 滚动 ； 线性 非
中图分 类号 ： ６ ． ； ３ ６ １ Ｕ４ ３ ３ ＴＱ ３ ． 文章 编 号 ：０ ４ ３ Ｘ（ Ｏ ６ ０ —０ ０ ～０ １ ０ —１ ２ ２ Ｏ ） １ １ ４ ５
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｏ ｓ ｕ ｈｅ ｄｙ ｍｉ ｏ ｒ ｉ ｓ ｏ ｏ ｌ ｉｅ，ａ ｃ ｕｒ ｔ Ｄ ｉｅ ｍｏ ｌｗａ ｓ ａ ｓ ｒ ｃ ： ｔ ｄｙ ｔ ｎａ ｃ ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆａ ｒ ｌｉ ｔｒ ｎｇ ｎ ａ ｃ ａ ｅ ３ ｔｒ ｄｅ ｓ ｅ ｔ ｂ— ｌｓ ｄ．Ｔｈ ｉｈｅ ｅ ｍｏｄ ｌｉ ｃ ｕ ｄ ｇ ｏｍｅ ｒｃ ｎ ｅ ｎ ｌ ｄｅ ｅ ｔｉ ｏｎｌ ａ ｉｙ ｄ ｏ ｌ ｒ ｅ ｄ ｆ ｍａｔｏ ｉ ｒ ｔ ｕｅ ｔ ａ ｇ ｅ ｏｒ ｎｅ ｉ ｎ，ｍａ ｅ ｉ ｌｎ ｌｎｅ ｒｔ ｔ ｒａ ｏｎ ｉ ａ ｉｙ，ｔ ｈｅ ａ ｓ ｔ ｏ ｕｂｂ ｒ ｃ ｒ ｏ ｐ ｓ ｔ ｓ。ｔ ｎｌｎ ａ ｏｕ ａ ｙ ｃ ｎｄ ｔｏｎｓ ｆｏｍ ｉｅ— ｒｍ ｏ ａ ｔａ ｄ ｎｉｏ ｒ ｐｙ ｏｆｒ ｅ — ｏ ｄ ｃ ｍ ｏ ｉｅ ｈｅ ｎｏ ｉ ｅ ｒ ｂ ｎｄ ｒ ｏ ｉｉ ｒ ｔｒ ｉ ｃ ｎｔ ｃ ｎ ｔｒ — ｐ ｖ ｍｅ ｏ ａ ｔ Ｔｈ ｄｅ ａ ｓ ｄ ｔ ｉ ｉｅ ａ ｅ ｎｔｃ ｎｔ ｃ ． ｅ ｍｏ ｌｃ ｎ ｂｅ ｕ ｅ ｏ ｓ ｍｕｌ ｔ ｈｅ ｄ ａ ｅ ｔ ｙｎａ ｉ ｈａ ｇｅ ｆ ａ ｒ ｌｎ ｉｅ ａ ｄ ｍ ｃ ｃ ｎ ｓ ｏ ｏｌｉ ｇ ｔｒ ｎ