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.     

爆胎过程轮胎垂向刚度特性仿真研究

采用Shell单元模型模拟橡胶-帘线复合材料,建立215/60R16型子午线爆胎轮胎模型,分析正常胎压轮胎在垂向载荷作用下的变形情况。垂向刚度仿真结果与实验结果良好的吻合性,表明开发的轮胎有限元模型的正确性。通过改变胎压,获得了不同胎压下轮胎的垂向刚度,进而得到了爆胎过程中轮胎垂向刚度特性,为定量分析和研究爆胎车辆的操纵稳定性奠定了基础。     

考虑轮胎几何与胎压因素的轮地相互作用力模型及其参数辨识

轮地相互作用力对于车辆设计、通过性评价、控制和仿真等方面具有极其重要的作用。传统模型以平板压力为力学假设前提,导致模型中各项参数难以同时响应轮胎几何和胎压因素对轮地相互作用力的影响。采用特定几何和胎压条件下的轮胎弹性形变量建立虚拟刚性轮形,结合轮地接触应力的分布状况,推导一种新的轮地相互力模型。该模型依据轮胎运动状态划分为轮胎准静态压载的垂向载荷模型以及轮胎稳态滑转的牵引力模型,模型中各项参数具有反映轮胎几何、胎压和土壤力学性质之间关联性的特点。通过土槽和原位地面试验对轮地相互作用力模型及其参数辨识结果进行验证,试验结果表明,不同几何尺寸和胎压下的轮胎垂向载荷与试验值之间最大误差不超过0.1 kN,模型参数辨识结果与试验值之间相对误差不超过12%,依据参数辨识结果计算的轮胎牵引力与试验值之间方均根误差为0.37。因而该模型可以有效地应用于考虑轮胎几何和胎压因素的轮地相互作用力学计算中。     

无气轮胎几何非线性的有限元分析

为了获得无气轮胎在静态固定载荷下的材料与变形特性,利用有限元几何非线性理论对其进行了非线性大变形接触分析.建立了无气轮胎与硬路面的三维有限元模型,在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性及轮胎接触非线性,计算了无气轮胎在径向位移下的变形情况、应力分布和接地压力、径向刚度等.分析结果可作为无气轮胎的设计及优化依据.     

一种新型安全车轮的非线性有限元分析

建立了新型安全车轮的几何模型,说明了车轮构成及基本原理。基于车轮的几何非线性、材料非线性及车轮与地面接触的非线性,建立了车轮的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对车轮进行了有限元分析。建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。分析了车轮在静态接触、侧倾和侧偏受载3种工况下载荷与变形量的关系,并对车轮应力分布、轮胎接地印迹和接地压力进行了研究,为模拟与分析轮胎行驶性能和车轮的结构设计与优化提供了相关依据。     

实心轮胎滚动状态下与地面三维接触的有限元分析

考虑了轮胎的几何非线性、橡胶材料的非线性、橡胶物理体积的不可压缩性,建立了轮胎的三维有限元模型,分析了实心轮胎在滚动状态下的接触问题,考察了实心轮胎的变形、应力、应变、下沉量与载荷的关系.     

实心轮胎滚动状态下与地面的有限元分析

考虑了轮胎的几何非线性、橡胶材料的非线性、橡胶物理体积的不可压缩性，建立了轮胎的三譬有限元模型，分析了实心轮胎在滚动状态下的接触问题，考察了实心轮胎的变形、应力、应变、下沉量与载荷的关系。     

采用ABAQUS/Explicit分析滚动轮胎与变形地面相互作用

建立三维土壤弹塑性模型与轮胎模型,通过试验验证模型的可靠性,并用显示算法计算滚动轮胎与变形地面间接触时的相互作用,获得了滚动轮胎与地面接触时力与变形情况。有限元计算结果表明,此方法可以有效地分析轮胎与变形地面相互作用的问题。     

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。     

子午线轮胎的滚动瞬态碰撞有限元分析

考虑轮胎材料、几何及其与地面接触的非线性,借助ABAQUS软件建立了子午线轮胎滚动瞬态碰撞的三维有限元模型,并与轮胎径向刚度试验结果对比验证了该模型的有效性。对轮胎在标准气压,一定载荷的情况下轮胎与路面碰撞进行了模拟,分析了轮胎与路面碰撞的不同阶段接地压力、Mises应力、带束层帘线应力,纵向剪切应力的变化特征,以及轮胎垂直响应和转角速度变化情况。这些研究结果反应了轮胎的滚动碰撞对轮胎路面接触受力有很大影响,对改进轮胎的结构设计、轮胎接地瞬态受力分析及轮胎振动分析提供了一定的参考价值。     

考虑地面变形特性的车辆地面耦合系统的建模与仿真

利用虚拟样机技术,在ADAMS/View环境中建立某款铰接式自卸车的刚柔耦合的多体动力学模型,并通过整车道路模拟试验验证了模型的准确性。同时以汽车地面力学为基础,综合考虑轮胎与地面的接触变形特性,建立轮胎—变形地面接触模型,并将该模型以S－函数形式描述,生成Matlab/Simulink仿真模块。通过ADAMS/Control将车辆模型输出到Simulink中形成车辆模型子模块,与轮胎—土壤接触模型进行集成,从而建立考虑地面变形特性的车辆地面耦合系统模型及其仿真平台,为研究车辆地面耦合问题以及车辆系统的优化提供有效的方法和工具。     

子午线轮胎静态侧倾性能有限元分析及试验研究

采用三维非线性有限元分析方法,在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性,计算了子午线轮胎195/60R14在不同角度侧倾接地时的变形情况,与试验结果进行了比较。分析了轮胎在静态不同角度侧倾接地状况下载荷-下沉量变化、接地区压力分布、接地区摩擦力分布、侧倾侧向力-侧倾角变化关系;采用连续加载-卸载方式,开展了轮胎侧倾接地试验,实时记录了轮胎受力与变形关系,采用压力敏感膜测量了轮胎侧倾接地时的接地区压力分布状况。结果表明,轮胎侧倾接地状况下的变形及接地区压力分布趋势的计算结果与试验测试结果一致。     

非线性耦合油气悬架系统动力学建模与仿真研究

针对某型工程车辆的油气悬架系统,确定了含非线性刚度和阻尼的油气悬架和轮胎的数学模型,并根据虚位移原理推导了油气悬架恢复力和轮胎恢复力之间关系的解析表达式.结合工程实际,基于有限元动力学方法,采用连接单元来模拟非线性刚度和阻尼特性,建立了油气悬架和轮胎耦合的非线性悬架系统动力学模型,并通过施加正弦载荷、冲击载荷和阶跃载荷,揭示了油气悬架系统的特性.该方法为同类型悬架系统动力学建模提供了借鉴,结果为悬架系统和汽车系统动力学的研究提供了参考.     

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。     

某型航空子午线轮胎刚度仿真分析

轮胎力学特性是飞机地面运动学研究的重要课题之一。基于轮胎静刚度的形成机理,忽略胎面花纹,建立某型航空子午线轮胎三维非线性有限元分析模型。考虑到航空轮胎材料非线性、几何非线性、接触非线性等问题,借助ABAQUS和HYPERMESH软件,并在ABAQUS/STANDARD求解器下进行径向和侧向刚度特性仿真分析,得出不同充气压力工况下的相应的负荷与变形的关系。通过仿真分析结果与理论估算值的对比,表明所建立的有限元分析模型可较好模拟该型航空轮胎的刚度特性。     

基于非线性弹簧的三排圆柱滚子组合转盘轴承静态承载能力模型

三排圆柱滚子组合转盘轴承数百对圆柱滚子/滚道非线性接触,其有限元模型复杂、计算量大,甚至不收敛。文中用非线性弹簧模拟圆柱滚子/滚道接触。首先用有限元的数值法获取单个圆柱滚子/滚道接触的载荷-变形曲线,即非线性弹簧特性曲线,并通过试验验证;然后基于非线性弹簧建立了三排圆柱滚子组合转盘轴承整体计算模型,分析了转盘轴承在外力作用下的内部接触载荷分布和整体变形情况,将最大接触载荷与理论计算结果进行对比。结果表明:用非线性弹簧代替圆柱滚子/滚道接触的有限元仿真模型能够准确地反映出转盘轴承的内部接触载荷分布以及整体变形情况,计算量大大减少,有效提高三排圆柱滚子组合转盘轴承设计、计算效率,具有重要的工程应用价值。     

用ANSYS分析工程车辆轮胎与路面接触的问题

在模拟工程车辆轮胎和路面的接触关系中,如何选择更精确的分析算法,一直是研究工程车辆对路面的作用的关键问题.在ANSYS中建立好工程车辆轮胎和路面的等效有限元模型之后,通过接触对工具建立轮胎和路面之间的接触关系,并且对ANSYS提供的各种分析算法进行分析对比.结果表明,工程车辆轮胎与路面接触问题最好的接触算法是Lagrange算法,接触行为是粘接(bonded).分析思路可以为以后的研究人员提供一定的借鉴和参考.     

飞机单腹板轮毂结构强度分析

建立飞机单腹板轮毂结构的有限元分析模型，考虑轮胎与地面，轮胎与轮毂、轮毂与轴之间的三维接触，轴承的可变形性和轮胎材料的超弹性特性，计算得到径向载荷和径侧向载荷作用下轮毂的应力和径向位移分布规律，加载剖面上的多点就变值与实验结果对比基本吻合，验证了模型的有效性，计算结果可用于改进轮毂的结构设计。     

带束层对滚动轮胎纵滑特性影响的有限元分析

以子午线轮胎195/60R14为例,建立了轮胎在平面上滚动的三维非线性有限元模型。在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性,计算了轮胎在滚动状态下带束层帘线角度对轮胎变形、接地区压力分布、摩擦力分布、带束层应力分布等滚动特性的影响,为轮胎结构设计、振动与噪声分析提供了依据。     

轮胎-地面接触模型研究现状与展望

介绍了轮胎-地面接触模型的研究现状、研究手段及方法。指出了该领域发展存在的问题,提出有限元方法是轮胎-地面接触模型今后研究的重要方向。