汽车轮胎与地面接触的有限元分析
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。
有限元法在汽车轮胎设计中的应用
１ 经 典分 析理 论
网络 分析 理论 假设 充气 轮胎 的帘 线张力 唯 一
地 与充气 压力 平 衡 ， 帘 线 的受 力变 成 一 个 取 决 于 帘线排 列 方 向 、 弹 性 性 能 以及 充 气 压 力 大 小 的受 力 网络 。如果 假 设 帘 线不 能 伸 张 ， 则 充 气 后 的 轮
关键词 ： 轮胎 ； 结 构 力学 ； 温度场 ； 破坏机理 ； 有 限 元 法 中图 分 类 号 ： ＴＱ ３ ３ ６ ． １ ； Ｏ２ ４ １ ． ８ ２ 文献标志码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ０ — ８ ９ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ５ ２ — ０ ５
梯度 、 应力 应变 、 轮廓 以及 花纹 等 因素进 行最 佳组
合化 ， 设计 理论 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 ２代 预应 力 和动平 衡 轮 廓 设计 理 论 等口 ］ ， 都 是 伴 随着
轮胎 力学分 析 理论 的发 展 而 产 生 的 ， 它们 的共 同 特 点 是通 过分 析 轮胎 的力 学 性 能 ， 实 现 轮胎 整 体
分析 理论 ［ ２ ］ ， 有 限 元 分析 之 前 的理 论 可 以 统 称 为
经典分 析 理论 。 １ ． １ 早期 的模 型分 析方 法
断地 发展 和改 进 ， 提 高轮 胎 的使 用 寿命 和承 载 、 牵 引、 缓 冲等 性 能 始 终 是 研 究 的 目标 。２ ０世 纪 ５ Ｏ
作者简介 ： 颜卫卫 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 湖 南湘潭 县人 ， 华 南 理 工 大 学在读硕士研究生 ， 主 要 从 事 有 限 元 分 析模 拟 以 及 过 程 控 制 与 装
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。
车辆轮胎的动态特性分析研究
车辆轮胎的动态特性分析研究车辆轮胎是整车系统中至关重要的组成部分，它能够直接影响到整车的动态性能。
在行驶过程中，轮胎与路面之间存在着极为复杂的相互作用，如何优化车辆轮胎的动态特性成为了汽车制造商和汽车技术研究人员所面临的挑战。
1. 车辆轮胎动态特性的定义车辆轮胎的动态特性是指在行驶过程中，轮胎与路面之间相互作用所表现出来的特性。
其主要包括轮胎的滚动摩擦力、阻尼特性、弹性变形特性等。
在车辆设计中，分析和优化车辆轮胎的动态特性非常重要，能够对车辆的稳定性、操控性、舒适性等方面产生直接影响。
2. 车辆轮胎动态特性分析方法为了分析车辆轮胎的动态特性，研究人员通常采用试验分析和数值分析两种方法。
其中，试验分析是基于实际车辆的试验数据进行分析，主要包括制动试验、悬架试验、转向试验等。
而数值分析则是通过计算机仿真来模拟车辆轮胎的动态特性，主要包括有限元分析、多体动力学模拟等。
3. 车辆轮胎动态特性的影响因素车辆轮胎动态特性的影响因素非常多，其中包括轮胎结构参数、轮胎材料性能、路面状态、速度、载重等。
在实际车辆设计中，轮胎的结构参数很大程度上会影响轮胎的动态特性。
例如，轮胎的花纹深度、胎面硬度、胎壁刚度等都会对轮胎的阻尼特性、抓地性能等方面产生影响。
而对于轮胎材料性能，主要包括轮胎的硬度、弹性模量、剪切刚度等。
这些材料性能会影响到轮胎弹性形变的大小和速率，进而影响到轮胎的附着性能和制动性能等。
另外，路面状态也是影响车辆轮胎动态特性的重要因素。
路面的粗糙度、摩擦系数等都会影响到轮胎与路面之间的接触行为，从而影响车辆的稳定性和抓地性能等。
4. 车辆轮胎动态特性优化方法在车辆设计中，优化车辆轮胎的动态特性是非常重要的。
通过优化轮胎结构参数、材料性能、路面设计等方面，能够提高车辆的稳定性、操控性和舒适性等方面。
例如，通过增加轮胎花纹深度和胎面硬度，能够提高轮胎与路面之间的摩擦系数，从而提高车辆的抓地性能。
通过调整轮胎的剪切刚度和弹性模量等材料参数，能够控制轮胎的弹性形变和变形速率，从而提高车辆的悬架系统阻尼特性和舒适性等方面。
载重子午线轮胎接地特性的有限元分析
的安 全性 、 耐久 性 、 经济 性 、 舒 适性 、 行驶 性 能 的要
各 向同性 的橡 胶 材 料 。胎 体 、 带 束层 、 胎 圈包 布 、
锦 纶增 强 层 和 钢 丝 圈采 用 各 向异 性 的橡 胶一 帘线 复合材 料 。胎体 帘布 、 带束 层 和钢丝 圈采用 ｒ ｅ ｂ ａ ｒ 嵌入 式单 元处理 ， 钢 丝帘 线 为 各 向 同性 的线 弹性 材料 ， 帘 线角度 在 负 荷作 用 下 随胎体 曲率 变 化 而
速度提高 ， 轮胎接地印痕纵轴变长、 横 轴变 短 ， 但是接地面积增大 ， 总接地反力也 增大 ； 摩 擦 因数 对 轮 胎 的 自 由滚 动 半
径影响较小 ， 但摩擦因数越大 ， 纵 向 剪切 应 力 越 大 ， 胎面越容易磨损 ； 随 着 侧偏 角增 大 ， 接 地 高 压 区逐 渐 向 一 边移 动 ， 接
作者简介 ： 冯琳 阁（ １ ９ ８ ５ 一） ， 女， 山东 聊城人 ， 青 岛 科 技 大 学
一Ｉ 。
式 中， Ｋ 为法 向接 触 刚 度 ， ｇ为 根 据 接触 节 点 相
在读硕士研究生 ， 主要从事轮胎有限元分 析研究 。
对 于 目标平 面 的位 置确 定 的间 隙值 ， Ｋ 为 切 向刚
轮
胎
工
业
２ Ｏ １ ３年 第 ３ ３ 卷
度； 叼 为接 触节点 相对 于 目标 平 面 的 弹性 变形 ； Ｆ
为静、 动摩 擦 因数 之 比 ； ｆ 为 库 仑 摩 擦 模 型 的极
限滑动力 。
ｆ 一 一 ｛ ｎ
式 中， 为滑动 摩擦 因数 。 １ ． ３ 轮 胎 与地面接 触 的三维有 限元模 型 首 先在 Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ软 件 中调 入 在 Ｃ Ａ Ｄ 中生 成 的 １ １ ． ０ ０ Ｒ ２ ０轮 胎 的材料 分 布 图 ， 生成 子 午 面二 维 网格 。然 后使 用 ｓ ｙ ｍｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 关 键字 将轴 对称模 型 旋转 ３ ６ ０ 。 生 成 三 维模 型 ， 在 接 地部 位 网格 细化 为 ２ 。 ， 其 余部 位 为 ５ 。 。三 维有 限元模 型如 图 １所示 ， 模 型共有 １ ６ ４ ４ ７ ５个单 元 、 １ ７ ５ ２ ２ ７个 节 点。橡 胶 材 料 采 用 Ｃ ３ Ｄ ８ ＲＨ， Ｃ ， 骨 架 材 料 采 用
汽车轮胎的有限元分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＳｏｌｉｄＷ ｏｒｋｓ ３Ｄ ｄｅｓｉｇｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａ ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃａ ｒ ｒａｄｉａ ｌ ｔｉｒｅ ａｆｔｅｒ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｉｍｐｌｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ，ａｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ ｔｉｒｅｓ ｅｎｔｉｔｙ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｓｅｔ ｕｐ．Ｔｈｅｎ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＡＮＳＹＳ ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａ ｒｅ，ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｔｉｒｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａ ｂ ｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｄｅｆｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｌｏａｄ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｒｅ ｍｏｄｅ１．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｉｒｅ ａｎｄ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｆｌａｔａｂｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔａｔｅｓ ｗａｓ ａｎａ ｌｙｚｅｄ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆ ｉｅｒｅｎｔ ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｒｅ ａｎｄ ｒｏａｄ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｒｅ ａｎｄ ｔｉｒｅ ｃｒｏｗｎ ｐａｒｔ ｄｅｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｉｓ ｂｉｇｇｅｒ． Ｉｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ａｉｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｒｏｕｎｄ ２２０ ｋＰａ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｆｌａｔａ ｂ ｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｅｆｏｒ ｍ ａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．
轮胎的有限元分析
目录摘要IIIAbstract IV1 绪论 11.1 选题的目的和意义 11.2本课题国内外的研究现状 11.3本课题研究内容 12子午线轮胎特点 22.1 子午线轮胎的结构特点 22.2子午线轮胎的结构分析 23子午线轮胎三维整体有限元模型建立 43.1通用软件简介 43.2单元的选取 53.3 轮胎模型的简化 83.3.1模型建立的要求 83.3.2轮胎模型的简化 93.3.3几何建模 94子午线轮胎静态接触的有限元分析 114.1 有限元分析流程 114.2静态接触的载荷和边界条件的处理 124.2.1轮胎有限元模型的三维非线性 124.2.2轮胎单元材料参数的数值 124.2.3轮胎有限元分析的参数化及模型的自动生成 144.2.4 静态接触的载荷和边界条件的处理 184.3轮胎有限元结果分析 194.3.1静态接触载荷工况 194.3.2轮胎在静态接地状况下的有限元结果分析 205 总结与展望 245.1 总结 245.2 不足与展望 245.3 有限元技术在轮胎和车辆工程中应用展望 24参考文献 25基于ANSYS的汽车轮胎有限元分析研究摘要本文主要基于ANSYS软件非线性分析技术，采用三维体单元和接触单元，建立了子午线轮胎的静态接触状态下的有限元模型并对其进行分析研究。
利用CATIA对子午线轮胎进行几何建模，运用ANSYS软件对其进行有限元分析，定义材料属性和单元属性，考虑接触问题，得到适合研究轮胎特性的有限元模型。
根据轮胎结构特征及单元的特征，利用ANSYS的参数设计语言APDL对分析问题进行参数化，提高效率，便于对同类问题的分析研究。
关键词：ANSYS；子午线轮胎；接触变形； CATIA ； APDLANSYS AND RESEARCH OF MOTOR TYRE BASED ON ANSYSAbstractThis paper mainly performs the analysis and research on the radial tyre based on the non-linear analysis of ANSYS and applied software of ANSYS,using three-demension solid element and contacting element , three-dimension finite element contact model of static radial tyre is built.The geometry model of tire is got in CATIA.A finite element model of radial tire is created in ANSYS.Define material characteristics and element types. The contact problem is considered.We got a proper finite element model for studying tire’s characteristic.According to the tyre structural and element charateristic,APDL is applied for research of the analytic problem so as to increase efficiency,so the resembling analysis will be simplified and done easily.Key words: ANSYS ；radial-tyre ；contact- deformation ；CATIA ；APDL1 绪论1.1 选题的目的和意义轮胎作为联结汽车车身与道路的部件，是影响行驶车辆的操纵稳定性、安全性和平顺性的一个关键因素。
载重子午线轮胎静态接地影响因素的有限元分析
本 工作 以 １ １ ． ０ ｏ Ｒ ２ Ｏ全钢 载 重 子午 线 轮 胎 为
例， 使 用 Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ ／ Ｃ ＡＥ软 件模拟 研 究 轮胎 静 态 接
地 时下 沉量 的影 响 因素 ， 并 对 接地 时胎 面 的 压力 分 布 和 Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 应 力分 布进 行 分 析 ， 以期 为 提 高 轮 胎 的使 用性 能提 供参 考 。 ２ 轮胎 下沉量 理论 和计算 方 法
橡
胶
工
业
２ ０ １ ３年 第 ６ Ｏ卷
载 重 子 午线 轮 胎 静 态接 地影 响 因素 的有 限元 分 析
李文 博 ， 冯琳 阁 ， 赵 长松 ， 辛振祥
（ 青 岛科 技 大 学 轮 胎 ＲＣ ＡＤ研 究 室 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ４ ２ ）
摘要 ： 应 用 Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ ／ Ｃ ＡＥ有 限 元 分 析 软 件模 拟研 究 载 重 子 午 线 轮 胎 在一 定 载 荷 下 静 态 接 地 时 轮 胎 的 下 沉 量 等 负 荷 变 形 及 胎 面 接 地 压 力 分 布和 Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 应力分布 ， 并 对 轮 胎 静 态 接 地性 能 的影 响 因素 进 行 分 析 。结 果 表 明 ， 增 大 充 气 压
率 半径 和充 气外 直 径 对 下沉 量 都 有 一 定影 响 ， 采
用 平坦 的胎 面弧 度 ， 可 以达 到 最佳 接 地 形 状 和 接 地 压力分 布 ， 大 大提 高 在 行 驶过 程 中 的耐偏 磨 性
能， 而使 用仿 真软 件模 拟计算 充气 压力 、 胎 面 曲率
半 径 和 充 气 外 直 径 对 下 沉 量 影 响 的 文 献 还
单元 ） 。
车轮踏面疲劳接触应力计算：
车轮踏面疲劳接触应力计算：
车轮踏面疲劳接触应力是指车轮轮胎与路面之间的接触应力，它对车辆运行安全和轮胎寿命有着重要影响。
因此，准确计算车轮踏面疲劳接触应力是非常重要的。
在计算车轮踏面疲劳接触应力时，需要考虑多个因素。
首先是车轮载荷和路面条件，这两个因素直接影响了接触应力大小。
其次是车轮和轮胎的材料特性，包括弹性模量、泊松比、硬度等，也会影响接触应力。
在考虑以上因素的基础上，可以采用有限元分析方法来计算车轮踏面疲劳接触应力。
具体方法是先建立车轮轮胎和路面的三维模型，然后通过有限元分析软件对模型进行求解，得出接触应力分布图。
最后可以通过对分布图进行处理，计算得出车轮踏面疲劳接触应力的大小和分布情况。
总之，车轮踏面疲劳接触应力计算需要考虑多个因素，采用有限元分析方法可以得到较为准确的结果。
这对于车辆设计和轮胎寿命估计都具有重要意义。
- 1 -。
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。
有限元法在轿车子午线轮胎结构分析中的应用
有限元法在轿车子午线轮胎结构分析中的应用有限元法是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它通过将复杂的结构划分为多个小单元，然后利用数值求解方法分析每个小单元的行为，最终得到整体结构的响应。
在轿车子午线轮胎结构分析中，有限元法可以应用于多个方面，如轮胎的悬挂系统分析、轮胎的承载能力分析等。
首先，有限元法可以用于轮胎的悬挂系统分析。
悬挂系统是轮胎与地面之间的关键界面，它直接影响到车辆的操控性能和乘坐舒适性。
有限元法可以对悬挂系统进行建模，将其划分为多个小单元，然后通过求解动力学方程，分析悬挂系统在不同路面条件下的响应。
通过这种方法，可以评估悬挂系统的刚度、阻尼等性能指标，为车辆的悬挂系统设计和优化提供参考。
其次，有限元法还可以应用于轮胎的承载能力分析。
轮胎的承载能力是指轮胎在负荷作用下的变形和应力分布情况，它直接影响到轮胎的寿命和安全性能。
有限元法可以对轮胎进行几何建模，并在其表面施加负荷，然后使用力学方程求解轮胎内部的应力分布。
通过这种方法，可以评估轮胎的抗压能力、抗剪能力等性能指标，为轮胎的设计和使用提供科学依据。
此外，有限元法还可以应用于轮胎的热力学分析。
轮胎在行驶中会受到摩擦热的影响，这会导致轮胎的温度升高，进而影响到轮胎的性能和寿命。
有限元法可以对轮胎进行三维建模，并在其表面施加摩擦热负荷，然后利用热传导方程求解轮胎内部的温度分布。
通过这种方法，可以评估轮胎的散热能力、热胀冷缩特性等性能指标，从而为轮胎的设计和使用提供指导。
综上所述，有限元法在轿车子午线轮胎结构分析中具有广泛的应用价值。
它可以用于轮胎的悬挂系统分析、轮胎的承载能力分析和轮胎的热力学分析等方面，为轮胎的设计和使用提供科学依据，不仅可以提高轮胎的性能和寿命，还可以提升整个车辆的操控性能和乘坐舒适性。
因此，在轿车子午线轮胎结构分析中，有限元法是一种重要的计算工具，值得广泛应用和深入研究。
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
子午线轮胎接触摩擦问题有限元分析
研究・开发弹性体,2008202225,18(1):13～17CHINA EL ASTOM ERICS收稿日期:20070905作者简介:王 伟(1971),男,山东泰安人,大连理工大学在读博士,主要从事轮胎结构有限元分析及工程流变学应用的研究工作。
3基金项目:山东省自然科学基金重点资助项目(Z99F05)33通讯联系人子午线轮胎接触摩擦问题有限元分析3王 伟1,胡晓军2,赵树高133(1.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.柏德汽车皮革制品大连有限公司,辽宁大连116600)摘 要:依据185/70R14C 半钢子午线轮胎的实际结构,考虑轮胎与轮辋的接触,借助MARC 有限元分析软件,建立了轮胎的平面轴对称模型和三维有限元分析模型。
首先,利用平面模型分析了轮胎与轮辋的装配过程和充气过程。
然后,为简化计算量,利用了先进的轴对称到三维的分析方法,利用三维模型分析了轮胎在垂直载荷作用下的接地问题和在低速下的稳态滚动过程。
给出了轮胎与轮辋接触界面上的法向力分布;研究了轮胎与刚性地面接触时,不同速度下的接触摩擦力分布以及轮胎静态垂直负荷与下沉量的关系。
关键词:子午线轮胎;非线性有限元分析;摩擦;接地分析中图分类号:TQ 336.1;TB 33;U 461.2 文献标识码:A 文章编号:100523174(2008)01200013205 轮胎作为汽车中的惟一接地部件,不但要承担车辆的负荷,还要受驱动力、转向力、刹车力等的作用,因而使其工作条件十分苛刻。
轮胎与地面以及轮胎与轮辋之间的摩擦造成的磨损是轮胎破坏的主要形式之一。
彭旭东等[1～3]对轮胎与地面或雪地的摩擦机理进行过研究。
一般胎面磨耗是轮胎在周向和侧向切应力作用下与路面相互滑移摩擦,胎面表层受到机械应力、热、氧等因素的综合作用,发生分子链与交联键断裂破坏的复杂过程。
当滑移发生时,一方面胎面受摩擦力作用而产生割伤、撕裂、磨损等效应;另一方面因滞后生热导致胎面温度升高,物理机械性能降低,化学反应加剧甚至焦烧,使机械破坏作用在热氧的作用下得到加强。
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。
载重子午线轮胎接地性能有限元分析
（ ） 维 网格 ａ二
本 工作 以 １．０ ２ ２ ０ Ｒ ０全 钢 载 重 子 午 线 轮 胎 为
研 究 对象 ， 用有 限元 方 法分 析 自 由滚 动 、 动／ 采 驱 制 动和侧 偏等状 态下 轮胎接 地压力 及接 地面剪 切 应 力 和摩 擦功 的分布情 况 。
１ 轮 胎 有 限 元模 型 的 建 立 １ １ 模 型 建 立 ．
橡胶 材 料 采 用 Ｃ ＧＡＸ Ｈ 和 Ｃ ３ ＧＡＸ Ｈ 单 元 ４ 模拟 ， 力学性能 采用 Ｙ ｏ 其 ｅ ｈ本 构 模 型 描 述 。
作者简介： 葛金 虎 （ ９ ３） 男 ， 南 信 阳人 ， 苏 大 学 在 读 硕 １ ８一 ， 河 江 士研 究 生 ， 要 研 究方 向为 轮 胎 力学 分 析和 结 构 优化 。 主
所测数 据对 比分别如 表 １ 图 ２所示 。计算 误差 和
最 大 为 ４ ９ ， 小 为 ２ ９ ， 见 所 建 的 有 限 ．５ 最 ．９ 可
元模 型是 合理 的 。
表 １ 标 准 充气 压 力下 轮 胎 外 周 长 和断 面 宽 ｍｍ
图 ４ 静 态接 地 面剪 切 应 力分 布
维普资讯
第 ５ 期
葛 金 虎 等 ． 重 子 午 线 轮 胎 接 地 性 能 有 限元 分 析 载
地 性 能 有 限 元 分 析
葛金 虎 王 国 林 应 世 洲 安 登 峰 杨 建 ， ， ， ，
（． 苏 大学 汽 车 与 交 通工 程 学 院 ， 苏 镇 江 １江 江 ２ ２ １ ；． １ ０ ３ ２ 风神 轮 胎 股 份 有 限公 司 ， 南 焦作 河 ４４０） ５ ０ ３
型 如 图 １ ａ 所 示 ， １３ ４个 单 元 １５ ３个 节 点 ； （） 有 ８ ０ 在 二 维 模 型 基 础 上 生 成 的 三 维 模 型 如 图 １ ｂ 所 （） 示 ， １ ０７ ０个 单 元 １０２ ０个 节 点 。 有 １ ２ ２ ４
考虑横坡的轮胎路面接触压力分布的有限元分析
９ ４・
北 方 交 通
２ ０ １ ４
考虑 横 坡 的轮胎 路 面接 触 压 力 分布 的有限元分 析
胡 正 荣
（ 中交第二公路勘察设计研 究院有 限公 司 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ５ ６ ） 摘 要： 利用有限元软件轮 胎与横坡路段 路面结构作 用 的有 限元模 型 ， 分析 不 同坡 度条件 下 的轮 胎接地 压力
的轮胎材料参数如表 １ 所示。轮胎的形状参数通过 厂 家提供 的参 数进 行确 定 ， 利用 轮胎结 构 的对称 性 ，
在Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中通 过复 制和模 型 拓展等 命令 ， 最 终建 立 的轮胎模 型如 图 １ 所示 。
路面各结构层视为水平 ， 这不能反映弯道超高路段
的实际情况 ， 因此有必要针对横坡路段的轮胎路面 接 触压 力分 布规律 进行 研究 。 通过建立轮胎 一 路 面耦合的有 限元模 型， 可以 实现真实情况下轮胎接地压力的数值分析。 本文利用有限元软件建立子午线轮胎与横坡路
利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 有 限 元 软 件建 立 载 重子 午 线 轮 胎 的有 限元模 型 ， 并 通 过 定 义 接触 对 建 立 轮 胎 与路 面
图 １ 于 午 线 轮 胎 模 型
１ ． ２ 轮 胎路 面耦 合模 型
将 路面 定义 为 目标 面 ， 轮胎 定义 为接 触面 ， 利用
（ ｅ ） 坡度为１ ０ ％ 图 ３ 轮 胎 路 面接 触 压 力 分 布 图
（ ｆ ） 坡度方 向示意图
显大于下坡方向。随坡度增加 ， 接触压力最大值 出 现位置也出现偏移 ： 当坡度为 ０和 ２ ％时 ， 最大接触 压力出现在接触面横轴 中心 ， 坡度增 大为 ５ ％ 以上
abaqus在轮胎中应用的10大算例
abaqus在轮胎中应用的10大算例轮胎是汽车中非常重要的部件之一，它直接影响着车辆的操控性能、舒适性和安全性。
为了更好地研究轮胎的性能和行为，许多工程师和研究人员利用有限元分析软件Abaqus来进行轮胎模拟。
在这篇文章中，我们将介绍10个在轮胎中应用Abaqus的算例，从而深入了解轮胎的性能和行为。
1. 轮胎接地模型在轮胎模拟中，准确地描述轮胎与路面的接触非常重要。
通过Abaqus的接触算法，可以建立轮胎与路面之间的接触模型，研究轮胎在不同路面上的接地性能。
2. 轮胎结构分析轮胎的结构对其性能有着重要影响。
利用Abaqus的弹性力学分析功能，可以对轮胎的内部结构进行分析，了解不同材料和结构参数对轮胎性能的影响。
3. 轮胎热分析在高速行驶或制动时，轮胎会产生大量的热量。
利用Abaqus的热分析功能，可以模拟轮胎在不同工况下的温度分布，从而评估轮胎的热耐久性和性能变化。
4. 轮胎静态载荷分析轮胎在停车和静止状态下也会受到一定载荷的作用。
通过Abaqus的静态分析功能，可以模拟轮胎在不同载荷下的形变和应力分布，为轮胎设计和使用提供参考。
5. 轮胎动态载荷分析在行驶过程中，轮胎会受到复杂的动态载荷作用，如转弯、加速和制动等。
利用Abaqus的动态分析功能，可以模拟轮胎在不同工况下的动态响应和应力变化，为轮胎的操控性能评估提供依据。
6. 轮胎磨耗分析轮胎的磨耗会直接影响其使用寿命和性能。
通过Abaqus的摩擦接触分析功能，可以模拟轮胎与路面之间的摩擦磨耗过程，研究不同工况下轮胎的磨耗规律和寿命预测。
7. 轮胎破坏分析轮胎在使用过程中可能会出现破裂、爆胎等失效情况。
利用Abaqus的破坏力学分析功能，可以模拟轮胎在不同载荷下的破坏行为，评估轮胎的安全性和可靠性。
8. 轮胎振动分析轮胎在行驶过程中会产生振动，影响车辆的舒适性和操控性。
通过Abaqus的动态分析功能，可以模拟轮胎的振动响应，了解不同工况下轮胎的振动特性和减振措施的效果。
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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日陈光华：汽车轮胎与地面接触问题的有限元分析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：年月日辽宁工程技术大学毕业设计（论文）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。
通过轮胎静止状态施加垂直载荷的模拟分析，发现轮胎在垂直荷载作用下接触区域胎侧部位向外膨胀鼓出。
接触压力分布对称，接触面中心区域接触压力最大。
通过对轮胎滚动过程的模拟，发现接触压力横向分布对称，在胎面两侧出现峰值，向四周扩展开来，逐渐减小，径向分布不对称，轮胎压入面出现峰值。
在汽车轮胎充气气压相同的情况下，不同垂直载荷对轮胎造成的接触变形不同，负载为15000N时，轮胎下沉量为49.28mm，负载为5000N时，轮胎下沉量为0.704mm，负载越大，轮胎的变形情况越严重，轮胎与地面接触面积越大，接触压力横向分布曲线峰值点离胎面中心越远。
在相同垂直载荷作用下，不同充气气压对轮胎造成的接触变形不同，0.10Mpa充气气压下，轮胎下沉量为71.09mm，充气气压为0.30Mpa时，充气气压为13.97mm，充气气压越大，变形程度越小，轮胎与地面接触面积越小，接触压力分布越集中在接触面中心。
关键词:汽车轮胎；数值模拟；垂直载荷；充气气压；接触压力；接触变形陈光华：汽车轮胎与地面接触问题的有限元分析ABSTRACTTire grounding problems have a crucial impact on the safety of automobiles. Research on the problem of contact between automobile tires and ground will help tire designers improve tire structure and material and improve vehicle safety performance. Therefore, it is of great significance to study the contact stress and contact deformation of automobile tires in actual grounding work.This paper systematically describes the specific structure of the tire, the function of each site and the specific parameters of the tire and the performance of the international standard representation, meanwhile introduces a variety of tire failure forms. And the basic theory of contact, as well as the nonlinear finite element method of contact problem is introduced. The numerical simulation method is used to study the problem of tire and ground contact. Considering the complexity of the actual structure of the tire and simplifying the tire model, the finite element model of the tire is established, and the contact between the tire and the rigid target surface is simulated by contact The contact of the tire under the vertical load is analyzed. The contact stress distribution of the tire under the vertical load and the contact deformation between the tire and the ground are analyzed. At the same time, the rolling contact between the tire and the road surface is simulated, and the distribution of the contact stress between the tire and the road surface and the contact deformation of the tire during the rolling contact with the rigid road surface are systematically analyzed.Through the simulation analysis of the vertical load applied to the tire quiescent state, it is found that the tires of the contact area under the vertical load are outwardly bulging and bulging, and the tire area is flattened. Contact stress distribution symmetry, contact surface area of the largest contact stress. Through the simulation of the tire rolling process, it is found that the deformation of the tire is similar to that of the tire under the vertical load. The contact stress is symmetrical in the lateral direction and spreads on both sides of the tread, expands to the surroundings, decreases gradually, Radial distribution is asymmetric. In the case of the same tire air pressure, the contact load caused by different vertical loads is different. When the load is 15000N, the tire sinking is 49.328mm. When the load is 5000N, the tire sinking is 0.704mm, the load is bigger , The greater the deformation of the tire, the greater the area of contact with the ground, the greater the contact stress transverse distribution curve peak from the tread center. Under the same vertical load, the contact deformation caused by different inflatable air pressure is different, 0.10Mpa inflatable pressure, the tire sinking amount of 71.109mm, inflatable pressureof 0.30Mpa, the inflatable pressure of 13.997mm, the greater the inflatable pressure, The smaller the degree of deformation, the smaller the contact area between the tire and the ground, the more concentrated the contact stress distribution in the center of the contact surface. KEYWORDS:Car tires；Numerical simulation；Vertical load；Inflation pressure；Contact pressure；Contact deformation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 01 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 轮胎与地面接触问题研究现状 (2)1.3 论文主要研究内容 (4)1.4 技术路线图 (5)2 轮胎的构造和功能以及失效形式 (6)2.1 轮胎的规格 (6)2.2 轮胎的构造 (7)2.3 轮胎的失效形式 (9)2.3.1 局部磨损 (9)2.3.2 刺破及割裂 (10)2.3.3 裂纹及掉块 (11)2.3.4 帘线松散折断及帘布脱层 (11)2.3.5 爆胎 (12)3 接触问题基本理论 (13)4 轮胎与路面接触分析的有限元方法 (17)4.1基本方程 (17)4.2 有限元方法的基本概念及原理 (17)4.2.1 有限元法基本概念 (17)4.2.1 有限元空间离散模型 (18)4.2.2轮胎与地面接触问题的非线性 (19)4.2.3 非线性方程求解 (21)4.3 接触算法 (22)5 基于ANSYS的汽车轮胎接地问题分析 (24)5.1 ANSYS软件简介及接触分析步骤 (24)5.1.1 ANSYS软件简介 (24)5.1.2 接触分析步骤 (24)5.2 计算条件 (25)5.2.1 几何条件 (25)5.2.2 材料参数 (27)5.2.3 载荷和计算工况 (28)5.3 计算结果分析 (30)5.3.1 静止时垂直载荷作用下轮胎接触分析 (30)5.3.2 滚动时垂直载荷作用下轮胎的接触分析 (33)5.3.3不同垂直载荷作用下轮胎的接触变形分析 (38)5.3.4不同垂直载荷作用下轮胎的接触压力分析 (41)5.3.5不同充气气压作用下轮胎的接触变形分析 (44)5.3.6不同充气气压作用下轮胎的接触压力分析 (47)6结论 (51)参考文献 (52)陈光华：汽车轮胎与地面接触问题的有限元分析致谢 (54)附录A (55)附录B (67)辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1 绪论1.1 研究背景及意义随着国民经济水平的提高，越来越多的人选择购买汽车代步，导致了我国汽车工业的高速发展，作为汽车工业的重要组成部分，轮胎制造业也随之发展迅猛。