基于解析弹性基础的重载轮胎动力学建模与分析

以重载大扁平比轮胎为研究对象,基于弹性基础的柔性胎体模型为基础,分别从大扁平比胎侧曲梁的刚度建模、基于解析弹性基础的轮胎动力学建模两方面开展研究。建立考虑预紧力弦效应和结构弯曲效应的大扁平比胎侧曲梁解析刚度模型,并研究胎侧曲梁非均匀截面特性和几何、结构参数对解析刚度的影响规律。结果表明：（1）重载轮胎在0～180 Hz范围以结构周向弯曲振动为主,与基于弹性基础的柔性梁模型一致;（2）大扁平比胎侧曲梁的解析刚度与胎侧的几何、结构和充气压力参数直接相关;（3）轮胎充气压力影响柔性胎体梁的轴向预紧力和胎侧的弦刚度,进而影响轮胎弯曲振动特性。     

冰面和干燥路面上轮胎侧偏特性的试验研究

采用自行研制开发的平台往复式轮胎力学静特性试验机,研究了两条规格和胶料性能相同但胎面花纹不同的子午线轮胎在干燥路面和冰面上的侧偏特性,并进行了对比分析。重点讨论了冰面温度、轮胎负荷、轮胎气压和胎面花纹等因素对侧偏特性的影响规律。结果表明:低温冰面上轮胎的侧偏特性与干燥路面上的轮胎相似,但胎面花纹对冰面轮胎的侧偏特性产生更明显影响;在允许范围内适当降低气压有利于轮胎的操纵稳定性。     

磨损对轮胎侧偏刚度和回正刚度影响的研究

基于轮胎六分力测试结果,研究不同磨损状态下轮胎的侧偏力学特性,得出轮胎侧偏特征参数随着轮胎磨损量的变化规律。通过建立胎面磨损模型阐明轮胎磨损特性变化的机理,得到胎面刚度与磨损量的表达式,之后根据该表达式和考虑轮胎磨损状态的轮胎刷子模型,建立考虑胎面磨损的轮胎复杂刷子模型。通过模型推导得到磨损量与轮胎侧偏刚度、回正刚度的关系,以该关系为UniTire轮胎模型的建模基础表达公式,建立考虑磨损的UniTire侧偏模型。为验证模型的正确性,采用3种磨损状态的侧偏数据进行参数拟合,得到考虑磨损的UniTire侧偏模型,并预测其他2种磨损状态下的轮胎侧偏特性。预测模型的仿真结果与试验结果之间的误差较小,有效证明了考虑磨损的UniTire侧偏模型的预测能力。本研究有助于完善UniTire轮胎模型,为UniTire模型室内外扩展应用提供理论和技术支持。     

米其林井下矿用轮胎全球上市 “盔甲”加身胎侧双保护层提高抗损伤能力

正2018年7月,米其林PRO系列井下矿用轮胎XSMD2+和XMineD2在全球范围内上市。新品轮胎对胎侧和胎面进行升级,优化了胎体设计,同时采用创新橡胶配方,进一步降低刺穿风险。它们应用NRF技术,于柔软胎侧区加装了额外两个牢固保护层。两款轮胎可搭载在井下矿洞中作业的装载机和运输车上。对轮胎而言,井下矿洞的作业环境无疑是一项严酷挑战,轮胎更易被碎石和碎屑划伤,也极易在隧道墙壁上剐蹭。值得注意的是,胎侧的裂口和划痕很可能蔓延并穿透到胎体内。     

浅谈叉车轮胎的气压及其安全使用

在叉车轮胎的使用中，在一定的载荷和行驶条件下，叉车的轮胎应有一个适宜的轮胎气压，当轮胎气压低干标准值行驶时，轮胎径向变形增大，两侧产生过度挠曲，以致胎冠两侧接地，胎侧内壁受压，胎侧外壁受拉，胎体内帘线产生较大的变形和交变应力。周期性的压缩变形，会加速帘线的疲劳损坏，使轮胎的帘布层和轮胎与地面之间相对滑移增大，叉车摩擦产生的热量增多，轮胎温度急剧上升，     

普利司通开发出COOLING FIN轮胎新技术

为了提高胎侧保强型可缺气行驶轮胎的耐久性能，必须要解决如何抑制漏气轮胎在行驶时因胎侧弯曲变形而产生热量的问题。为此，普利司通公司开发了一种COOL ING FIN（变流散热线）技术，就是在胎侧表面上设置突起部分，促进空气流动从而使轮胎冷却的一种全新构思的技术。[第一段]     

胎侧刚度非线性的分析及其对轮胎模型的修改

通过胎侧的薄膜模型和曲梁弯曲模型的力学分析，分别推导出了径向刚度和侧向刚度的计算公式，验证了胎侧具有随变形而减弱的非线性刚度特性，说明在直接模态参数的建模中，应考虑胎侧非线性弹性特性，为轮胎模态参数的修正提供理论基础。计算结果表明考虑胎侧非线性刚度能有效提高轮胎模态模型的精度。     

轮胎轮廓的挤出

德国Troester公司提供了轮胎轮廓挤出新型设备,根据用户要求的标准设计系统涉及到轮胎轮廓的制造。根据该公司有一个可靠的挤出伙伴和一些重要轮胎公司提供轮胎软件的先决条件。Troester公司改进的新型挤出生产线适用于挤出胎面、胎侧、内衬层、三角胶条及其他制品等。     

对接路面轮胎瞬态侧偏特性研究

对接路面轮胎瞬态侧偏特性对于车辆方向稳定性至关重要。通过仿真与试验的手段研究对接路面轮胎瞬态侧偏特性及其机理。建立用于对接路面轮胎瞬态侧偏特性仿真的轮胎模型,通过考虑胎体复杂弹性变形,并将印迹区域内胎面单元离散处理,得到轮胎滚动过程中胎面单元的变形特性,推导出基于胎面变形的轮胎力和力矩的一般表达式。利用高-低附对接路面台架试验数据对模型进行了验证。通过仿真研究对接路面轮胎瞬态侧向力和回正力矩特性,深入分析对接路面轮胎瞬态侧偏力学特性机理以及轮胎胎体弹性、轮胎侧偏角和摩擦因数阶跃幅值对这一特性的影响。分析结果表明,胎体侧向平移刚度对侧向力松弛特性影响很显著。胎体平移刚度越大,侧向力松弛长度越短。研究工作有助于对接路面工况轮胎瞬态特性半经验建模以及车辆在对接路面上的方向稳定性分析和相关控制策略开发。     

米其林北美召回10万条轮胎

据美国《橡胶塑料新闻》消息,米其林集团北美公司近日宣布,将自动召回大约10万条轻卡和SUV轮胎。该公司表示,这批轮胎的胎侧可能有沙眼,从而造成轮胎漏气。     

行驶面宽和行驶面高对子午线轮胎滚动阻力的影响

以载重子午线轮胎385/65R22.5为研究对象,借助ABAQUS有限元软件,建立其滚动阻力计算分析模型。在此基础上,采用数值方法对比分析了不同行驶面宽和行驶面高对轮胎滚动阻力的影响,并从胎体受载形变及轮胎各部位能量损失的角度,阐述了行驶面宽和行驶面高的变化对轮胎滚动阻力的影响规律。结果表明,行驶面宽的变化对轮胎滚动阻力影响较小。随着行驶面宽的增加,轮胎滚动阻力呈现先减小后增大再减小的变化趋势,且存在低滚阻轮胎的最佳行驶面宽;行驶面宽的变化对轮胎受载形变影响较小,但会引起轮胎不同部位能量损失的明显变化。行驶面高的变化对轮胎滚动阻力影响较大。随着行驶面高的增加,轮胎滚动阻力有变大的趋势,但这不适用于行驶面高较小时的情形;行驶面高对轮胎受载形变有明显的影响,较大的行驶面高会增加轮胎胎冠部位的压缩变形及胎肩处的弯曲变形,减少胎侧部位的弯曲变形;行驶面高的增加加大了胎冠部位的能量损失,但减小了胎体、胎侧、三角胶部位的能量损失。     

工程车辆翻新轮胎温升特性研究

为了进一步明确工程车辆翻新轮胎的温升特性,利用Creo及ANSYS Workbench软件构建了计算机几何模型及有限元分析模型,确定了稳态温度场有限元分析的边界条件,构建了工程车辆翻新轮胎滚动工况稳态温度场测试系统,获得了胎面层、缓冲层、带束层、胎体层、胎侧层、趾口胶层沿轮胎宽度方向及径向方向的温度场分布特性和热通量分布特性。仿真及试验结果均表明:胎体层胎肩两侧温度最高,带束层、缓冲层及胎面层宽度方向两侧温度最低;翻新轮胎内部温度随着车速的增加而逐渐升高,其中缓冲层和胎面层的温度增大幅度较大,胎体层次之,带束层的温度增大幅度最小;胎体层在靠近胎肩部位热通量最大,带束层和胎面层宽度方向两侧部位热通量最大,缓冲层宽度方向两侧部位热通量最大,胎侧层与胎体层交界处热通量最大,趾口胶层与胎体层交界处热通量最大,钢丝圈中间部位热通量最大。     

Gomaplast公司消息

至2006年8月，普利司通公司累计上市的泄气保用轮胎已突破500万条。2004年2月累计数仅为100万条，在两年半的时间里增长了4倍。这是泄气保用轮胎的需求量急速增长以及普利司通强化泄气保用轮胎技术的开发和加强生产体制的结果。泄气保用系统一般有两种方式：一种是通过用补强橡胶补强轮胎的胎侧部，使轮胎在失压状态下也能支撑车辆的胎侧补强型泄气保用轮胎；     

汽车轮胎的有限元分析

利用SolidWorks三维设计软件根据汽车子午线轮胎的实际结构特征,经过合理简化,建立汽车轮胎实体简化模型,然后运用ANSYS有限元仿真软件,通过对轮胎模型定义单元属性、接触状态和载荷状态建立合理的轮胎有限元模型,并对模拟轮胎与路面在不同充气压力接触状态下产生的接触应力进行分析,得出汽车轮胎在不同充气压力状态下应力主要分布在轮胎与路面的静态接触部分,且胎侧和胎冠部分变形较大。由不同充气压力变形情况得出轮胎使用充气压力应在220 kPa左右。     

基于ANSYS子午线轮胎静态特性的有限元分析

利用ANSYS有限元软件建立了子午线轮胎的有限元模型,计算了在胎压载荷和汽车重力载荷作用下轮胎的变形、应力和接地压痕。计算显示胎侧部分刚性低,变形量最大,轮胎中心区的应力最大,接地压痕随载荷增大而增大,这些符合实际情况,分析对于轮胎的设计和应用具有一定的指导作用。     

轮胎的检查与维护

据不完全统计:高速公路46%的交通事故是轮胎故障引起的。因此轮胎检查与维护十分主要。1.轮胎磨损类型轮胎的磨损不可避免。当均匀磨损到胎侧的磨损指示标记时,即需更换轮胎。若磨损不均匀,则说明使用保养有问题,需及时检查并排除故障。轮胎的不均匀磨损一般有以下几种类型:     

低滚动阻力轮胎结构设计

将轮胎断面划分为胎冠区域和非胎冠区域,采用有限元分析方法和灵敏度分析,建立滚动阻力和区域能量损耗的关系,进行低滚动阻力轮胎结构设计,达到降低滚动阻力的目的。结果表明,变化区域能量损耗与滚动阻力呈线性变化。胎面结构对胎冠区域能量损耗的贡献度高达69%,对胎冠区域能量变化起决定性作用。合理的降低1#和2#带束层宽度,能降低胎面能量损耗,2#带束层对于胎面能量损耗的灵敏度更高。耐磨胶、胎体层、三角胶胎侧对非胎冠区域能量损耗的贡献度相当,在30%左右。合理的增加耐磨胶高度有利于耐磨胶和胎体能量损耗的降低。合理的降低三角胶高度会降低非胎冠区域能量损耗。基于区域能量损耗与轮胎结构关系,对轮胎胎体结构进行方案设计,最优方案比原始滚动阻力降低9.5%。     

轮胎均匀性工艺

Bytewise Showed公司拥有3种用于改进轮胎均匀性测量的工艺。一是,采用1种联机。断面仪用于测量在线挤出断面轮廓,以便在高频率下对挤出进行的检查,使每个胎面和胎侧在规定的范围之内。     

轮胎稳态运动学与六分力预报Ⅰ:理论与方法

提出一种新的轮胎运动学描述和六分力预报理论。滚动接触是汽车轮胎力学、轮轨动力学的核心问题,由于涉及刚体转动与有限变形,滚动接触运动学与动力学的描述与求解非常困难。用拉格朗日—欧拉混合描述法分析大变形滚动接触结构的速度场、加速度场和接触变形。以车轮定位角为卡尔丹角,用拉格朗日描述,得到了包含刚体转动和弹性变形的轮胎速度场。而接触区域的变形和受力用欧拉描述,通过欧拉网格和拉格朗日网格的信息传递,完成滚动结构动力学分析。所提出的理论可以退化到Fiala模型,并可以从理论上解释子午线轮胎的伪侧偏和伪侧倾现象。基于所建立的运动学理论和非线性有限元,建立轮胎六分力预报方法。针对某轿车子午线轮胎,分析轮胎接地面滑移速度、接地面积、接地压力、侧向剪力分布等随着侧偏角的变化规律,并研究该轮胎侧偏力和回正力矩随着胎面刚度和摩擦因数的参数敏感性。结果表明轮胎侧偏刚度和回正刚度主要受结构刚度控制,而峰值侧偏力和峰值回正力矩主要受摩擦因数控制。将利用所建立的方法和试验,探讨带束层结构对大规格子午线轮胎侧偏特性的影响规律,进一步验证所提出的理论和方法的正确性。所提出的理论和方法开辟了直接从轮胎设计预报轮胎六分力的新途径。     

基于胎面扰动的轮胎多边形磨损机理探讨

通过建立基于胎面扰动的非均匀磨损动力学模型,验证了轮胎多边形磨损可以由胎面扰动引起,分析了基于胎面扰动造成轮胎非均匀磨损的机理,得出多边形磨损边数主要由轮胎的转动频率和胎面的固有频率决定的结论,并得到了轮胎磨损边数的计算公式.