复杂工况下航空轮胎胎体帘线力学性能研究

基于某型号航空轮胎的几何尺寸与材料参数，采用有限元方法建立轮胎二维和三维有限元模型，研究不同充气压力和负荷下胎体帘线应力和轮胎变形规律。结果表明：随着充气压力增大，胎体帘线应力增大；随着负荷的增大，胎体帘线应力增大，最大应力出现在轮胎中心高度上的胎肩附近；充气后胎体帘线在中间产生凸起，加载后离地端帘线变形类似进一步充气，而接地端帘线中间位置与路面贴合，胎侧产生较大凸起。可通过结构设计改善航空轮胎骨架材料力学性能。     

静态斜交轮胎不同工况下帘线位置形态及其对轮胎性能的影响

对比分析在不同工况，即自由状态、充气状态、垂直负荷作用状态的条件下静态斜交轮胎胎体帘线位置形态的变化。指出帘线位置形态的变化对轮胎胎肩、下胎侧两个关键部位有重要影响。在结构设计上控制帘线位置形态的变化，配方设计上适应帘线位置形态的变化，可以达到提高轮胎质量水平的目的。     

帘线角度对轮胎静态接地工况影响的有限元分析

建立了9.00-20 16PR载重斜交轮胎静态接地三维非线性有限元模型，分析了相同充气压力和下沉量下，帘线角度对轮胎接地状态下的变形、应力及应变的影响。结果表明，随轮胎胎体帘线角度的增大，轮胎断面宽、胎圈部位帘布层的层间剪切应力、胎体帘布第一主应力及第一主应变增大，而轮胎外直径、最大垂直接触应力及最大摩擦应力减小。     

全钢子午线轮胎胎圈鼓包机理的有限元分析

以18. 00R33全钢工程机械子午线轮胎为例,利用有限元技术分析负荷状态下高胎体帘布反包全钢子午线轮胎胎圈部位应力/应变分布,重点分析高模量钢丝帘线受力情况。结果表明:轮胎在负荷状态下胎体帘布反包钢丝帘线会出现局部受压缩应力的情况,在轮胎滚动过程中该区域钢丝帘线在拉伸应力和压缩应力之间循环波动,且随着负荷率的增大,波动幅度急剧增大,钢丝帘线易与橡胶剥离而导致脱层;轮胎实际损坏形式验证了有限元分析结果的准确性。     

轮胎侧向刚度试验研究

采用轮胎室内静态刚度测量装置测量轮胎的侧向刚度,考察充气停放时间、滑板运行速度、冠带层帘线材料弹性模量、垂直负荷和充气压力对轮胎静态侧向刚度的影响,并研究静态和动态侧向刚度数据之间的关系,得到轮胎充气停放时间是影响侧向刚度数据重复性的重要因素及冠带层帘线材料弹性模量增大可以有效提高轮胎侧向刚度等结论。     

子午线轮胎帘线受力有限元分析

基于Abaqus软件建立子午线轮胎三维有限元模型,分析标准充气压力、不同负荷条件下轮胎静态加载时帘线受力的基本特征。结果表明:负荷对轮胎接地区域内帘线受力影响显著,其中带束层和胎体帘线以接地区边缘为帘线受力变化的分界点;负荷对胎圈部位的胎体帘线受力影响不大。     

子午线轮胎钢丝帘线受力的参数分析

采用试验和仿真结合的研究手段对影响全钢载重子午线轮胎钢丝帘线受力的参数进行系统分析。基于试验验证准确性后的模型,着重分析了帘线受力随典型参数变化的敏感性。研究结果表明,充气压力、垂直负荷、带束层宽度、帘线排列密度和铺设角度等参数对子午线轮胎帘线受力的敏感性明显强于带束层厚度和帘线模量。     

胎体帘线角对斜交轮胎性能的影响

应用ANSYS有限元程序对载重斜交轮胎进行了分析，结果表明，在自由充气状态下，胎体帘线角度对斜交轮胎的轮廓尺寸及胎体帘布承受的应力影响明显，而对胎圈接触应力影响较小。     

435/50R19.5全钢载重子午线轮胎钢丝帘线受力分析

以435/50R19.5全钢载重子午线轮胎为例,采用有限元方法分析轮胎在充气、静负荷、侧倾、侧偏和驱动工况下带束层和胎体钢丝帘线的受力状况.结果表明,在充气和静负荷工况下,带束层和胎体钢丝帘线受力对称,在侧倾、侧偏及驱动工况下受力不对称;在各种工况下胎体钢丝帘线受力曲线形态差异较小,而带束层钢丝帘线差异较大.     

子午线轮胎性能的计算机仿真和优化设计

以205／60R15轿车轮胎为例,介绍子午线轮胎性能的计算机仿真和优化设计技术。在轮胎结构设计的CAD模型中,将轮胎轮廓曲线形状数字化并采用包含层单元的FEM模块,有效控制了轮胎模型有限单元总数。利用在此基础上建立的轮胎有限元模型,模拟了205／60R15轿车轮胎自由状态、充气静止状态、充气旋转状态以有与地面接触状态等多种工况,以及在水平牵引力和垂直载荷共同作用下的从动轮工况（从静止到滚动的过程）,并给出了带束层帘线角度和胎体帘线假定伸张值对轮胎性能影响的趋势。试验证明,模拟分析结果与实际情况较吻合。