子午线轮胎耐磨性能影响因素分析

建立195／60R14子午线轮胎三维非线性有限元模型．分析子午线轮胎耐磨性能的影响因素。结果表明．随着载荷的增大，轮胎接地区域摩擦力的分布由内大外小逐渐变为外大内小．最大摩擦力发生在胎肩部位；随着带束层帘线角度的增大，最大摩擦力先减小后增大．静态接地时摩擦力呈对称分布；相同载荷下，充气压力增大．最大摩擦力增大，导致胎冠中心部位提前磨损．充气压力过小．易产生“桥式效应”．造成胎面磨耗不均匀。     

全钢载重子午线轮胎磨损的影响因素分析

利用轮廓扫描测量系统和压力分布测量系统,研究不同品牌全钢载重子午线轮胎在不同充气压力下的轮廓以及不同充气压力和负荷下的接地压力分布及其对轮胎磨损的影响。结果表明:在不同充气压力下,胎冠处的轮廓变化很小,而断面宽度随着充气压力的增大而增大,当超过标准充气压力后,断面宽度基本不变;当轮胎负荷不变时,充气压力越大,轮胎应力越集中在胎面中间部位,平均接地压力也越大,胎面中间的磨损加快;轮胎负荷率达到120%时,标准充气压力仍足够承担负荷;轮胎负荷越大,磨损速度尤其是胎肩部位的磨损速度越快。     

载重子午线轮胎静态接地影响因素的有限元分析

应用Abaqus/CAE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Mises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,增大充气压力、胎面曲率半径和充气外直径可减小轮胎下沉量,增大胎面接地压力和Mises应力,提高轮胎的负荷能力。     

航空轮胎有限元分析

以H44.5×16.5-21航空轮胎为例,基于Abaqus有限元分析软件对轮胎的静态力学性能进行仿真分析。结果表明:随着下沉量增大,轮胎接地最大应力逐渐由胎面中心向胎肩部位转移,胎肩比胎冠磨损更严重;充气压力不足时,轮胎下沉量增大,滚动阻力提高,同时轮胎发生翘曲,胎肩部位应力集中更明显。     

跑气保用轮胎力学性能分析

对不同公司采用不同技术生产的225/45R1791W跑气保用轮胎进行外缘尺寸和静负荷性能试验,分析在不同充气压力和负荷下跑气保用轮胎力学性能的变化情况,并与普通225/45R1791W轮胎进行对比。结果表明,轮胎充气压力降低,胎体承受负荷增大,充气压力不足时跑气保用轮胎下沉率变化远小于普通轮胎,滚动阻力增量不是很大,接地压力分布呈胎冠中心部位小、胎面四周边缘部位大;充气压力不足时跑气保用轮胎的静负荷性能和胎侧耐屈挠性能远远优于普通轮胎。     

非充气轮胎的结构设计与力学性能

阐述充气轮胎具有在粗糙路面滚动时能量损失低以及垂直刚度和接地压力较小、承载效率较高的优势以及不抗刺扎、易爆胎、运转不平稳的不足。介绍两款典型的非充气轮胎——辐条式非充气轮胎和蜂巢式非充气轮胎的结构和力学性能。与传统充气轮胎相比,非充气轮胎不仅垂向刚度和接地压力解耦,垂向刚度、侧向刚度、扭转刚度也不再是强耦合关系,这极大地拓展了轮胎的设计空间,仅通过调整剪切带及轮辐的结构和几何参数就可以有效地优化轮胎的性能,但非充气轮胎也存在很多问题,使其仍处于设计研发阶段。今后非充气轮胎的市场需求将不断扩大,其结构和力学性能将不断改进,使非充气轮胎成为轮胎领域的一大品种。     

基于LS-DYNA的爆胎历程轮胎刚度特性仿真研究

基于LS-DYNA非线性有限元分析软件,采用壳单元模型模拟橡胶-帘线复合材料,建立215/60R16子午线轮胎有限元模型,并以不同充气压力模拟爆胎历程,分析不同充气压力下轮胎在垂向载荷、侧向载荷和纵向载荷作用下的变形。结果表明,轮胎刚度随充气压力降低而急剧下降,轮胎发生爆破后垂向刚度、侧向刚度和纵向刚度分别降到正常充气压力下的约30%,38%和40%。本研究获得的不同充气压力下轮胎三向刚度变化特性为爆胎车辆的动力学响应和操纵稳定性分析提供依据。     

载重子午线轮胎接地特性的有限元分析

采用Abaqus有限元分析软件建立11.00R20载重子午线轮胎与地面接触的三维有限元模型,研究轮胎的接地特性。结果表明:充气压力越高,轮胎接地区域应力出现中心低、边缘高翘曲现象的负荷值越大;下沉量增大,轮胎接地印痕从椭圆变为矩形,高压区由胎冠处移动到胎肩处;在各种工况中,轮胎静态接地面积最大;自由滚动时随着速度提高,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,接地印痕变为三角形。     

新型带束层免充气轮胎接地性能有限元分析

对充气轮胎与免充气轮胎进行了有限元分析,发现免充气轮胎胎冠部位有明显的"翘曲"现象,这是其没有广泛应用的主要原因之一。本设计从充气轮胎的RCOT理论得到启示,提出将带束层置入免充气轮胎冠部,提高轮胎冠部刚性,并分析不同带束层角度和不同载荷对轮胎性能的影响。从免充气轮胎的接地性能来分析,置入带束层后,胎冠"翘曲"现象有很大改善,当带束层角度为45°时,接地性能最佳。     

子午线轮胎胎冠刚度的计算

根据复合材料结构力学理论，推导用于计算子午线轮胎胎冠刚度的通用数学模型，利用该数学模型可以计算不同类型的子午线轮胎胎冠刚度，并据此分析胎体结构和带束层结构对胎冠刚度的影响，介绍了胎冠刚度在计算轮胎印迹内垂直载荷分布中的应用。     

子午线轮胎扁平率与接地特性的关系

以205/55 R16子午线轮胎为研究对象,改变轮胎横截面的宽度,分别建立扁平率为45%,50%,55%,60%和65%的轮胎有限元模型,利用Abaqus软件对不同垂向负荷和充气压力下5种扁平率轮胎进行静态接地特性（接地印痕和法向接触应力）分析。仿真结果表明：随着扁平率的增大,沿轮胎轴向的接地印痕宽度减小,沿轮胎滚动方向的接地印痕长度在扁平率为60%或65%时最大;扁平率对轮胎接地印痕面积的影响较大,扁平率越大,轮胎的法向接触应力分布越不均匀,翘曲现象越明显;相同扁平率的轮胎,垂向负荷越大,胎肩处的法向接触应力越大,而充气压力越大,胎面中部的法向接触应力越大。     

免充气轮胎结构的有限元分析

采用ABAQUS有限元分析软件,以11.00R20充气子午线轮胎为参考,建立了两种结构的免充气轮胎三维模型,分别对其标准工况下的静态加载过程进行了模拟。结果表明,菱形孔结构和交错结构支撑体免充气轮胎静载荷刚度曲线、轮胎接地面积、平均接地压力与充气轮胎实测值比较接近,可以满足同种规格充气轮胎的使用性能;最大接地压力小于充气轮胎实测值,可以减轻轮胎的不均匀磨耗问题;交错结构支撑体免充气轮胎的行驶稳定性明显优于菱形结构支撑体免充气轮胎。     

基于Abaqus的复杂花纹子午线轮胎侧偏特性研究

基于Abaqus有限元分析软件,建立全钢载重子午线轮胎有限元模型,并对其进行结构静力分析以及不同工况下的稳态分析.结果表明:轮胎充气后,主要变形发生在胎侧部位和胎冠中部,充气轮胎静负荷接地区域变形较大,且接地中心位移最大;制动与驱动工况下,轮胎的接地印痕关于接地中心呈现出不对称性,接地压力分布极不均匀;自由滚动工况下,接地印痕基本关于接地中心对称,接地压力分布较均匀,制动和驱动工况下的接地压力最大值远高于自由滚动工况;侧偏工况下,正侧偏角分别使接地区域以及出现接地压力最大值的位置向左移动.     

全钢子午线轮胎花纹与地面的接触特性研究

以12R225轮胎为研究对象,建立全花纹全钢子午线轮胎与地面接触的三维非线性有限元仿真模型,研究不同负荷、充气压力和工况下轮胎的接地压力变化规律。结果表明：花纹接地压力分布仿真与实测结果吻合;随负荷增大,接地压力增大且向肩部偏移;充气压力增大;轮胎中心区域接地压力增大;启动、侧偏和转弯等复杂工况对接地压力分布影响显著。     

全钢载重子午线轮胎接地压力分布的仿真研究

以12R22.5全钢载重子午线轮胎为例,利用CAD,Tyabas和Abaqus软件建立有限元分析模型,研究胎冠弧角度、断面宽和零度带束层膨胀率对轮胎接地压力分布的影响。结果表明：随着胎冠弧角度的增大,轮胎接地面积和接地形状矩形因数增大,最大接地压力和平均接地压力减小;随着断面宽的增大,轮胎接地面积和接地形状矩形因数先增大后减小,最大接地压力减小,平均接地压力先减小后增大;零度带束层膨胀率可以控制其附近部位的刚性,从而影响该部位的接地印痕形状,随着零度带束层膨胀率的增大,轮胎接地形状矩形因数先变化不大后减小,最大接地压力和平均接地压力先变化不大后增大。     

聚氨酯支撑结构免充气轮胎仿真模拟与优化

基于ABAQUS软件,建立聚氨酯支撑结构的免充气轮胎模型。分析发现,免充气轮胎由于胎面弧度较小,胎面较薄,导致胎面部位应力过渡不良,轮胎产生的接地压力较大,接地压力分布较窄,接地面积较小,接地性能较差;聚氨酯支撑结构产生应力集中,易产生疲劳损坏。对免充气轮胎进行优化,增大胎面弧度,即增加胎面厚度。优化后的免充气轮胎B和免充气轮胎C,其接地压力分布均匀,最大接地压力分别减小20.84%和26.85%;轮胎的接地面积分别增加18.65%和34.94%,使得接地性能明显提高;支撑结构的最大应力分别减小16.8%和13.53%,表现为应力集中现象减弱。优化后的免充气轮胎综合性能提高较大。     

跑气保用轮胎在静负荷和稳态侧偏工况下力学性能的研究

基于ABAQUS软件建立225/40R18跑气保用轮胎和普通轮胎的三维有限元模型,分析标准负荷下2种轮胎在静负荷和稳态侧偏工况下的力学性能。结果表明,静负荷工况下,高应变能密度主要集中在支撑胶、带束层和冠带层端部,且在缺气状态下表现更明显,跑气保用轮胎胎肩处的接地压力大于普通轮胎,且径向刚度高于普通轮胎,缺气状态下跑气保用轮胎胎侧变形小于普通轮胎,且胎肩接地压力集中程度高;稳态侧偏工况下,在标准充气压力和缺气状态下,随着侧偏角的增大,跑气保用轮胎的接地印痕从矩形变为梯形,普通轮胎的接地印痕从矩形变为三角形。     

加强层插入包对工程机械子午线轮胎力学性能的影响

采用数值仿真分析技术对13.00R25工程机械子午线轮胎进行了结构设计优化,重点研究胎圈、胎侧部位加强层插入包对轮胎承载性能的影响。结果表明:3种方案轮胎充气后的外直径和断面宽增幅相差不大,其中方案3增幅最大;在充气压力为950kPa、加载负荷为8 500kg时,3种方案轮胎的接地印痕相差不大,但方案2胎面冠部到胎肩所受的应力较为均匀,其对应的垂直载荷最大。在胎侧部位增设锦纶加强层插入包,可使轮胎胎面冠部受力更加均匀,提高轮胎的耐磨性能,同时增大了胎侧部位刚性,延长了轮胎的使用寿命。     

充气压力和负荷对轮胎静态接地印痕的影响

以205/55R16半钢子午线轮胎为例,对轮胎静态接地印痕进行试验测量和有限元分析,研究充气压力和负荷对轮胎接地印痕的影响。结果表明,轮胎接地印痕半长和半宽在一定负荷下随充气压力的增大而减小,在一定充气压力下随负荷的增大而增大。根据一定充气压力下轮胎接地印痕半长随负荷变化的规律,得到标准充气压力240 kPa下轮胎接地印痕半长随负荷变化的计算公式。     

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。