轮胎模态试验及在轮胎结构设计中的应用研究

分析了轮胎模态分析的试验方法及其在轮台设计中的应用,并建立了轮胎模态分析试验系统。测量了各类型轮胎的固有频率特性,分析了轮胎气压、胎面花纹和轮胎质量对轮胎的固有频率特性的影响规律、模态振动的噪声的关系,得出结论：轮胎气压增大,轮胎的固有频率也随之增高;同型号、同规格光面轮胎的基频低于有花纹轮胎;刚度变化对轮胎固有频率的影响大于轮胎质量的影响。此外,还用试验模态验证了有限元模态分析的正确性及产生误差的原因。     

子午线轮胎振动特性实验研究

利用振动实验模态分析的方法，建立了自由悬置和接地状态下轮胎的振动特性模态测试与分析系统，通过轮胎径向激振测试信号的数据处理与分析，提取了各阶的频率及其径向模态振型，分析了轮胎的模态参数随充气压力、负荷变化的规律，为实验方法的研究和轮胎结构设计及车辆的动力性能分析提供指导。     

轮胎发声机理的辨识

轮胎花纹块与路面撞击引起的胎侧振动是轮胎噪声产生的主要机理。减小轮胎／路面接触噪声的必要条件之一是了解振动特性。本研究的目的是在轮胎模态分析的基础上分析轮胎壳体弯曲波的传播和弯曲模态下胎侧的声辐射。在不同频率下应用几种不同模态,表明对外部激励的胎侧响应及其声辐射本性。使用板壳理论分析频散关系与模态的相关频率。为了能对胎面振动引起的轮胎壳体声辐射行为进行定性分析,使用3种不同的模型分析频率以及频散关系。     

TBR轮胎振动噪声与接地性态参数关系研究

为探究轮胎振动噪声与接地性态参数之间的关系,以TBR轮胎275/70R22.5为研究对象,在不改变轮胎外轮廓的条件下,通过仿真分析获得不同带束层结构设计下的轮胎振动噪声与接地性态参数之间关系。本研究依据轮胎实际结构建立仿真模型,通过接地试验及模态试验验证了仿真模型的有效性,并利用Abaqus获得轮胎接地性态参数,利用LMS Virtual.Lab 获得轮胎振动噪声数值。研究结果表明,适度增加轮胎-路面接触面积有利于降低轮胎振动噪声,轮胎-路面接触压力增加则会导致振动噪声升高,轮胎-路面接触压力偏度值的变化将会引起振动噪声剧烈波动,径向刚度增加将会导致振动噪声升高,硬度系数较小时振动噪声相对较小。研究结果为利用轮胎接地性态参数优化轮胎结构降低轮胎振动噪声提供了一定的理论指导。     

利用有限元进行轮胎模态分析的新方法

为分析轮胎动态特性建立了更为复杂、细致的轮胎三维有限元模型,考虑了轮胎材料的复杂性,对轮胎进行模态分析,并给出固有频率及相应振型。试验结果与计算结果有良好的一致性。还研究了充气压力对固有频率的影响,得出了允许压力范围内压力增大、固有频率随之增大的结论。     

轮胎结构与模态特性的相关性研究

以225/45ZR17光面轮胎为例,根据设计经验,选取对轮胎模态特性可能产生影响的7个结构设计因素（胎面胶模量、胎面厚度、冠带形式、1#带束层宽度、带束层角度、胎侧胶模量和三角胶高度）设计正交试验,通过模态试验测试轮胎径向各阶频率和阻尼,研究轮胎结构对轮胎固有频率和阻尼的影响,判定各因素对模态频率和阻尼的影响显著程度和主次顺序及因素水平变化引起的模态特性的变化趋势。结果表明,胎面胶模量、胎面厚度和1#带束层宽度对轮胎前六阶模态频率和阻尼的影响较大。     

一种0°带束层结构全钢子午线轮胎模态分析方法

提出一种0°带束层结构全钢子午线轮胎模态分析方法。针对0°度带束层使用Marlow模型建模,得到与实际充气状态更加吻合的轮胎模型,通过Abaqus中的Lanczos模态计算方法得到全钢子午线轮胎的振动固有频率及振型,计算结果与测试结果有良好的一致性,验证了该模态分析方法的有效性。     

F-4战斗机主起落架斜交轮胎和子午线轮胎的准静态和动态反应特性(一)

在兰利研究中心进行了确定美国空军F-4战斗机主起落架30×11.5-14.5/26PR斜交轮胎和子午线轮胎的准静态和动态反应特性的研究。通过采用垂直载荷、侧向载荷和前后向载荷试验测定了轮胎的性能。还获得了质量惯性矩数据。研究结果包括准静态负荷变形曲线、自由振动随时间变化的曲线图、能量损失与滞后损失的关系、刚性和阻尼特性、印痕几何形状以及两种轮胎的惯性。给出了斜交轮胎和子午线轮胎的差异,还提出了两种轮胎设计的优缺点。介绍了表征粘性、结构和库仑摩擦的三种简单的阻尼模型并比较了实验数据。讨论的结论包括一个试验观测总结。本研究结果表明,子午线轮胎的垂直刚性值与斜交轮胎的刚性相当,在飞机上采用子午线轮胎不会影响飞机着陆的动态性能。子午线轮胎会降低横向刚性和前后向刚性,这样有可能会增加轮胎的颤动并产生轮胎与现有防滑刹车系统的兼容性问题。自由振动试验与准静态试验相比,自由振动试验的横向和前后向阻尼增加。这表明不仅存在假定的结构阻尼,而且还存在粘性阻尼。用原来的试验不能试验库仑摩擦特性。印痕几何形状数据说明,印痕纵横比影响可能会对与这种子午线轮胎有关的已改进的防水滑性不利。子午线轮胎的充气压力比斜交轮胎的高。子午线轮胎的惯性矩值比斜交轮胎的低,较低的惯性矩值表明在转动操作中需要较少的能量,可以减少子午线轮胎的胎面磨耗。     

室外测试轮胎空腔共鸣噪声的室内验证方法

研究室外轮胎噪声测试结果与轮胎模态及室内噪声测试结果的相关性,并依据其进行轮胎噪声结构设计优化。试验结果表明：轮胎室内噪声测试结果与轮胎室外噪声测试结果之间具有相关性,可先通过室内噪声试验进行轮胎结构方案优选,以缩短轮胎开发时间及节约成本;轮胎模态与空腔共鸣噪声存在相关性,模态出现峰值的情况下空腔共鸣噪声也明显偏大;通过充入氦气及贴吸音海棉的方式,可以明显减小轮胎空腔共鸣噪声。     

摩托车轮胎模态参数实测研究

采用摩托车轮胎模态测试系统,通过时域和频域相结合的方法提取摩托车轮胎模态参数,并将测试结果与轿车轮胎进行对比。结果表明,摩托车轮胎的第1阶固有频率高于轿车轮胎;径向激振的各阶模态振型形状按模态阶次变化的规律性很强,并且关于轴对称(切向响应第1阶振型除外);径向激振的径向响应模态特性与轿车斜交轮胎相似;在相同频率下径向激振的径向响应与切向响应振型不完全一致。     

影响轿车子午线轮胎静态径向刚度的因素

在振动试验机上测试轿车子午线轮胎的静态径向刚度。研究气压和结构参数 (带束层宽度、0°冠带层层数和胎面胶厚度 )对轿车子午线轮胎静态径向刚度的影响。结果表明 ,轮胎的径向刚度随气压的升高而增大 ,轮胎结构的变化对径向刚度影响不大。     

软(硬)路面行驶车辆轮胎模型分析

对车丙系统动力学研究中胎模型,软路面土壤模型和轮胎与土壤互作用模型的简化与建立进行研究,分析了各种模型的优点和不足之地,提出建立合理的轮胎模型的方法,还分析了车辆在硬路面和路面上行驶时轮胎模型振动特性区别,为轮胎的设计,轮胎与车辆系统配套的优化设计与汽车的动态模拟仿真计算等提出了理论依据。     

全钢载重子午线轮胎模态的有限元分析

采用ABAQUS软件对12.00R20规格全钢载重子午线轮胎建立三维有限元模型,并对该模型进行模态分析, 得到了在标准充气压力和额定负荷工况下轮胎的固有频率和相应的振型,同时还研究了气压和负荷对轮胎固有频率的影响.结果表明,在允许充气压力范围内,随着充气压力和负荷增大,轮胎的固有频率提高.轮胎模态的有限元分析能够为研究轮胎动态特性以及轮胎与整车匹配提供理论指导.     

轿车子午线轮胎NVH性能影响因素的研究

研究胎面花纹、轮胎结构和充气压力对轮胎噪声、振动和声振粗糙度(NVH)性能的影响。结果表明:优化错位排列的胎面花纹块可以减小花纹噪声;优化接头分布的轮胎结构可以提高轮胎的均匀性和NVH性能;在车速和路况相同的情况下,轮胎的充气压力越小,其噪声越小,NVH性能越好。     

半钢子午线轮胎胎体结构对噪声的影响

根据建立的轮胎双层结构耦合模型,设计不同半钢子午线轮胎胎体结构,并对各类结构方案轮胎的噪声进行测试和对比分析。结果表明,不同频率下轮胎的发声机理略有差别,胎体骨架材料的种类和层数会改变胎体的振动状况,从而对噪声产生影响。     

带束层角度对子午胎结构性能影响的三维非线性有限元分析

根据轮胎的几何非线性、材料非线性和橡胶-帘线复合材料的各向异性以及轮胎接触非线性，采用三维非线性有限元法时195／60R14规格子午线轮胎在不同带束层角度情况下的应力分布进行了计算分析，得出轮胎与地面接触过程中轮胎的变形情况、载荷-变形关系、带束层及胎体应力分布等结果，为轮胎结构参数的优化设计提供了有效的指导。     

受力轮胎花纹块与胎体变形量测试系统的研究

开发了一种测量在径向力、切向力和侧向力作用下轮胎胎面花纹块变形量和胎体变形量等参数的试验系统。该系统可以在不同条件下进行如下参数的测量 :轮胎胎面花纹块变形量、胎体变形量、轮胎的接地印迹、轮胎下沉量及滚动半径、轮胎与路面的摩擦因数、轮胎径向刚度、侧向刚度和切向及扭转刚度等。该系统为汽车的动态仿真提供更接近实际的轮胎模型及参数数据 ;可以验证轮胎有限元计算结果的精度和误差 ;为轮胎的振动与噪声仿真计算与分析提供了理论依据。重要的是可以通过该系统研究轮胎结构参数与轮胎各种性能的关系 ,以缩短新产品的开发周期。     

基于CATIA的轮胎参数化设计

介绍了基于CATIA平台的轮胎三维参数化设计方法。对轮胎模具轮廓进行参数化设计,其他模块如胎面花纹、胎侧都与轮廓进行强关联设计。参数化设计的轮胎模板,其中1个参数修改,其他相关联的所有数据均能实现同步更新,实现了轮胎设计快速系列扩展的功能。针对轮胎设计中的通用特征进行了模块化设计,固化了轮胎设计规范和经验,达到轮胎标准化设计的目标。