胎面轮廓形状优化技术研究--提高轮胎耐磨耗性能

胎面轮廓形状对轮胎的耐磨耗性能影响很大，因此对其进行优化很有意义。针对胎面轮廓形状比较复杂的特点，文中采用多个变量来定义胎面轮廓。同时，在现有磨耗理论的基础上，通过对胎面轮廓形状的优化初步给出了评价轮胎耐磨耗性能的指标。在此基础上，采用自编的多目标优化程序对胎面轮廓进行优化，并将计算结果与原胎数据进行了比较，结果表明，不论是从胎面的磨耗速度还是从胎面磨耗的均匀性来说优化胎都要优于原始。     

基于有限元分析的轮胎磨损性能优化

在三维非线性有限元分析的基础上,结合正交试验设计、支持向量机和多目标进化算法等技术,建立一套数值优化方法,对子午线轮胎结构进行优化,使轮胎磨损性能得到改善.     

基于整车路噪性能提升的轮胎优化设计

为提升整车路噪性能,本文中基于虚拟试车场技术和代理模型优化方法对轮胎参数进行了优化.通过集成试验场扫描所得路谱、CDTire轮胎模型和整车声固耦合模型,建立了整车路噪仿真环境.采用最优拉丁超立方采样、Kriging模型和多岛遗传算法构造了优化模型.以轮胎关键物理参数为设计变量,驾驶员外耳声压级均方根为优化目标,测点三向...     

沥青路面结构可靠度及优化方法研究

在进行沥青路面结构可靠度分析中,存在可靠度敏感性、设计变量相关性分析复杂和常用计算方法(蒙特卡罗法)模拟次数多的缺点,特别是在基于可靠度的优化分析中。采用有限元软件ANSYS完成敏感性和相关性分析以给可靠度计算提供依据,二次多项式序列响应面法计算沥青路面结构的可靠度,并结合遗传算法进行可靠度优化计算,计算结果表明了有限元法、响应面法和遗传算法在沥青路面结构可靠度优化分析方面的适用性和优越性。     

纯电动汽车轮胎磨损关键影响因素研究

木文在分析纯电动车汽车不同于传统燃油车对于轮胎磨损关键因素的基础上,对纯电动车汽车轮胎磨损影响因素进行了试验验证。试验针对栽荷及动力系统两个因素采用控制单一变量法进行轮胎道路磨损试验,并通过对试验路线优化及驾驶员驾驶习惯的约束,使得测试结果更加准确及客观。最后对测试完成之后的轮胎花纹形态、轮胎花纹深度及轮胎预计里程寿命进行了详细数据分析。     

基于减少轮胎磨损的客车前轮定位参数优化

根据前轮定位参数动态变化和轮胎磨损的关系,建立了计算客车前轮动态外倾角和实际转角值的数值模型.提出了以各定位参数为设计变量,以转角范围内的动态外倾值与理论倾角相差最小为目标的多约束优化设计方法,并得到设计值范围内使轮胎磨损最小的最优解,为客车前轮定位参数的选取与优化提供理论依据.试验证明,此优化匹配方法对减少轮胎磨损有...     

开口薄壁箱结构拱肋屈曲分析及提高屈曲特征值的方法研究

针对实际工程中的复杂结构,通过引入屈曲特征值影响系数,提出一种提高结构屈曲特征值的实用优化方法。将结构有限元模型划分为一定数量的具有相近重量的子区域,通过计算各子区域的单元厚度改变微小量后结构的屈曲特征值的改变量,获得每个子区域的屈曲特征值影响系数。再结合渐进结构优化方法的思路,形成一种复杂结构实用屈曲优化方法。以贵州花江大桥为例,对其转体过程中的屈曲进行了分析,并对其提高稳定的优化方法进行了研究。结果表明:采用该方法在改变结构材料分布但不改变结构重量的情况下,能有效提高结构屈曲特征值。     

基于改进图分解法的多材料车身结构优化设计方法

针对概念设计阶段的车身结构轻量化设计,提出了一种可实现车身多材料结构设计的分层迭代优化方法。该优化方法的设计变量中,除常见的板厚、材料外,还包括装配设计中的拓扑连接,以实现“将合适的材料用在合适的部位”的要求。分层迭代优化的第1层以拓扑连接为设计变量,采用图分解和NSGA-II对车身装配拓扑结构进行多目标优化,最大化车身弯扭刚度和1阶固有频率;第2层对板厚和材料进行多目标优化,最小化车身质量和材料成本。最终采用基于模糊集合的评分公式选定综合最优解,实现了考虑成本的车身结构轻量化设计。     

基于区间不确定性的前悬架多目标可靠性优化

为减小悬架定位参数在车轮跳动过程中的变化量,以改善整车的操纵稳定性,减小轮胎的磨损,提出了一种考虑不确定性因素的前悬架不确定性多目标优化方法。首先,在Adams/Car中建立某车轿麦弗逊式前悬架模型,并运用Adams/Insight进行悬架设计硬点参数的灵敏度分析。然后,利用基于薄板样条插值的高维模型描述技术构建了设计变量和不确定变量与目标函数之间的近似模型。最后,针对该近似模型运用双层嵌套的改进非支配排序遗传算法和隔代遗传算法进行多目标不确定性优化与可靠性优化,得到Pareto最优解集。结果表明,优化后悬架主要定位参数在车轮跳动过程中的变化量有不同程度的减小,说明整车的操纵稳定性有所改善。     

概念车身框架结构的多变量截面参数优化

建立了由Timoshenko梁单元、Mindlin四边形板单元及接头单元构成的概念车身框架结构简化模型,并对该复杂结构进行了参数优化.为简易求解,将梁单元的力学特性参数转为截面几何变量,以梁单元、板单元截面几何参数为设计变量,以车身框架质量最小、刚度最大为目标,建立多目标优化模型,并采用Pareto遗传算法进行求解.算例表明:经过有限代进化,所有个体全部落入可行域内,并最终找到较优解;优化后的模型车身质量减轻,刚度提高.     

基于小波变换的爆胎识别方案

针对爆胎识别这一问题,采用小波多分辨率分析技术,设计了一种爆胎识别新方案.通过模拟爆胎试验发现.该方案对爆胎时流通截面积以及不同的轮胎压力不敏感.能够准确判断爆胎发生.该方案的技术优势得益于小波分析技术无需事先对数据进行建模的特点,能准确寻找信号突变点,使得所设计的爆胎识别方案具有较强的适应能力.     

基于环模型的轮胎有限元建模与仿真研究

为了提高仿真模型的计算效率,基于环模型理论系统研究了轮胎二维有限元模型的建模技术、参数确定方法和轮胎包容特性分析技术.从试验与仿真结果对比分析可知,利用有限元方法基于轮胎REF模型建模,在对轮胎胎侧弹性进行非线性模型修正后,得到的轮胎低速滚动仿真结果与试验结果基本吻合,验证了轮胎模型的有效性,同时为车辆一地面系统虚拟试验提供了一种实时高精度的轮胎面内特性仿真建模方法.     

Sliding-mode-based parameter identification with application to tire pressure and tire-road friction

This paper presents a method of simultaneous estimation of tire pressure and tire-road friction. A sliding-mode scheme is designed to identify the system state and the parameter variation of a torsional tire system, which greatly depend on the change in tire pressure. Then, the recursive least-squares method with a forgetting facto is used to estimate the parameter variations of the tire system and the tire-road friction force without a friction model using the information retrieved from the equivalent input for sliding motion. A simulation study is performed to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

基于图像识别轮胎变形的非接触式车辆称重方法

为了解决接触式车辆称重方法存在的安装和维修成本高、使用年限短、识别精度低等问题,创新性地提出一种基于计算机视觉获取轮胎变形的非接触式车重识别方法。首先,利用视频图像采集装置拍摄车辆轮胎图像信息,通过图像处理技术提取轮胎轮廓,并根据轮廓变形计算轮胎的垂向挠度。其次,通过胎压监测系统(TPMS)获取轮胎的真实胎压值,对于没有安装TPMS的车辆,则可以通过图像字符识别技术读取轮胎侧壁的胎压标识信息,再利用统计回归方式确定实际胎压值。在此基础上,将轮胎垂向挠度和胎压值代入推导的称重公式计算轮胎承受的重量,再将所有轮胎承受重量求和得到车辆总重量。最后,以现场的乘用车和重载货车为例,验证在不同胎压和重量变化下非接触式车辆称重方法的准确性,并对比分析3个称重公式的准确性。研究结果表明:车重识别准确率随着胎压增大而降低,随着车重增大而上升;轮胎刚度拟合公式的载重识别准确率达到95%以上,高于理论推导公式和半经验拟合公式。提出的非接触式车辆称重方法具有测量范围广、无需任何额外传感设备、不用封闭交通和易于信息集成等优势,有效地突破了现有接触式车重识别技术的瓶颈,具有很好的工程应用前景。     

轮胎泵气噪声有限元仿真分析

轮胎花纹槽泵气噪声是轮胎噪声的主要部分之一。在假设轮胎胎面结构与空气完全耦合的条件下建立轮胎横向花纹槽噪声的有限元模型,在施加与速度相关的强制位移条件下对空气中花纹槽泵气噪声进行仿真仿真,验证轮胎花纹槽泵气噪声的机理,同时通过线性迭加轮胎周向单个横向花纹槽的方法,给出轮胎花纹槽整体噪声的频域曲线。     

基于车路系统的事故现场轮胎印迹强度参数化研究

为明确事故现场可视轮胎印迹强度与车辆动力学特性、轮胎橡胶磨损特征及道路表面灰度之间的关联特性,提出基于车路耦合的事故现场轮胎印迹强度参数化研究方法。通过结合动态滑动摩擦因数模型及轮胎非线性模型,建立车辆路面9 DOF非线性系统动力学模型,运用VBOX惯性测量技术验证模型的有效性。运用胎面磨损能量模型,从车路系统角度确定车辆、轮胎和路面特性对轮胎全局摩擦力及胎面磨损特性的影响。结合印迹强度特征模型提出轮胎印迹强度参数研究方法,选取不同制动、转向角工况及3组路面、胎面特性对轮胎路面接地力学特性、胎面橡胶磨损量、可视轮胎印迹特征进行仿真分析。结果表明：印迹强度仅与全局摩擦力大小有关,与轮胎路面滑移方向无关;滑移工况下胎面橡胶磨损量随着全局摩擦力和滑移速度的增大而增大,而印迹强度变化不明显;制动力矩和道路表面灰度对产生可视轮胎印迹起决定作用,转向角主要影响不规则可视轮胎印迹的产生;前轮轮胎最先出现可视印迹,且可视印迹长度和强度均高于后轮轮胎;采取可视印迹起点作为事故车辆速度判定具有一定的误差,应根据具体情况进行具体分析;研究成果能够为基于可视轮胎印迹的交通事故重建提供理论基础。     

Prediction procedure for wear distribution of transient rolling tire

As a research method, finite element analysis (FEA) with ABAQUS can help researchers to study throughout the whole process of abnormal tire wear. For precise tread wear simulation, this paper introduces a tire finite element model building method. Then, the model is verified by comparing its simulation results with experiment data. Based on the verified model, tire high-speed rolling procedure is presented by combining steady-state transport analysis and dynamic analysis. To predict the wear distribution, micro tread wear calculation method is described. Finally, the wear prediction procedure of tread mesh evolving is introduced and tire polygonal wear pattern is simulated by this procedure.     

车辆-模数式伸缩缝耦合振动与冲击荷载分析

为研究导致伸缩缝及其相邻路面损坏的车轮冲击荷载,以桥梁工程中常用的模数式伸缩缝为例,提出一种车辆-桥梁-模数式伸缩缝耦合振动的分析方法。该方法通过分布式弹簧阻尼单元模拟车轮在伸缩缝上的脱空情况;采用等效悬臂或两侧支撑梁模型,考虑脱空段轮胎面的支撑作用,通过车辆-桥梁-伸缩缝耦合振动的迭代算法,实现模数式伸缩缝上的车轮动力荷载的准确模拟,并对载重汽车通过双缝模数式伸缩缝进行实例分析。研究结果表明：①由于伸缩缝结构和车轮位置的变动,很难保证车辆振动的对称性,因此需要采用三维有限元方法分析车轮冲击荷载;②伸缩缝空隙处轮胎面的支撑有助于减小车轮冲击荷载,该支撑刚度与胎面预拉应力密切相关,胎面预拉应力越大,支撑刚度越大,轮载冲击系数越小;③车辆不对称振动导致左右轮冲击系数不同,模数式伸缩缝的中梁跨中冲击系数最大;④模数式伸缩缝上的轮载冲击系数计算值可能超过中国伸缩缝设计指南规定值,该方法可用于确定模数式伸缩缝的最大容许间隙,使车轮冲击荷载小于设计值,以保障伸缩缝的安全服役。     

Numerical method for simulating tire rolling noise by the concept of periodically exciting contact force

For the numerical simulation of tire rolling noise, an important subject is the extraction of normal velocity data of the tire surface that are essential for the acoustic analysis. In the current study, a concept of periodically exciting contact force is introduced to effectively extract the tire normal velocity data. The ground contact pressure within contact patch that is obtained by the static tire contact analysis is periodically applied to the whole tread surface of stationary tire. The periodically exciting contact forces are sequentially applied with a time delay corresponding to the tire rolling speed. The tire vibration is analyzed by the mode superposition in the frequency domain, and the acoustic analysis is performed by commercial BEM code. The proposed method is illustrated through the numerical experiment of 3-D smooth tire model and verified from the comparison with experiment, and furthermore the acoustical responses are investigated to the tire rolling speed.     

轮胎半经验模型中摩擦系数切换问题

介绍了2种简单的摩擦系数模型(库仑摩擦定律、静摩擦力模型)，并将其与轮胎统一刷子理论模型结合起来分析轮胎的摩擦问题。在此基础上引入了满足轮胎刷子理论模型边界条件的轮胎稳态半经验模型，给出了应用轮胎半经验模型实现摩擦状态切换的方法。通过轮胎在2种滚动速度下的侧偏试验，证明了轮胎半经验模型可实现2种速度下的摩擦系数切换。