湿滑道面飞机轮胎临界滑水速度数值仿真

采用ABAQUS建立了基于CEL算法的飞机轮胎与积水道面流固耦合分析模型, 推导了轮胎接触面动水压强与道面竖向支撑力表达式, 对比了飞机起飞与着陆过程中的滑行状态, 提出了临界滑水速度的上下限解概念, 校核了轮胎模型静态变形与动态滑水特征, 研究了胎压、胎纹与水膜厚度的影响规律, 分析了轮胎接地面积与动水压强分布。仿真结果表明: 在76.6kN轴载作用下, 轮胎模型接地面积为0.076m2, 轮胎中心竖向变形约为3.27cm, 轮胎临界滑水速度为128.5~222.4km·h^-1, 与NASA轮胎滑水试验数据一致, 验证了仿真模型的合理性和适用性; 在胎压为1 140kPa时, 减速冲击条件下飞机轮胎临界滑水速度为163km·h^-1, 小于加速冲击时的上限226km·h^-1, 轮胎接地面积明显减小, 道面支撑力低于机轮轴载的10%;在450~1 109kPa胎压范围内, 减速冲击时临界滑水速度下限较NASA经验公式计算结果更为保守, 两者相差30⁷0km·h^-1; 轮胎纵向沟槽排水可降低轮胎前缘动水压强峰值, 增大轮胎接地面积, 减速冲击时带纹轮胎临界滑水速度较光滑轮胎提高了26.9%~28.8%, 增幅约为加速冲击时的2倍; 当道面水膜厚度由3mm增加至13mm时, 胎压为1 140kPa的飞机轮胎临界滑水速度上下限分别降低了85km·h^-1和43km·h^-1; 在低胎压、厚水膜与减速冲击条件下, 临界滑水速度下限仅为127km·h^-1, 低于常见飞机进近接地速度205~250km·h^-1, 因此, 滑水事故风险增加。     

基于Fluent软件的雨天潮湿路面滑水现象研究

通过建立纵横向花纹轮胎有限元模型,利用Fluent软件模拟得到不同行驶条件下车轮所受到动水压强大小以及轮胎不同部位水流速度的分布规律.结果表明动水压强产生的高压区域在轮胎的前端,而且当轮胎发生完全滑水时花纹起不到原有排水效果.根据实验结果提出雨天行驶条件下临界滑水车速以及车辆安全行驶的建议.     

部分滑水对路面附着系数的影响

根据能量守恒原理, 利用作用在轮胎上的动水压力计算式, 通过有限元计算, 分析了由于部分滑水而导致的附着系数的降低状况, 得到了附着系数与水膜厚度、行车速度的关系式。计算结果表明, 如果水膜覆盖在路面上, 那么汽车行驶时不可避免地要产生部分滑水现象, 轮胎与路面间的附着系数和干燥状态相比, 要下降很多。汽车在低速行驶时, 水膜厚度对附着系数的影响较大; 而在高速行驶时, 则速度的影响较大。     

轿车轮胎动力滑水分析

基于弹性流体动力润滑理论, 将轮胎、路表水膜和路面作为一个弹性流体动力润滑系统, 研究了轮胎的动力滑水问题。在轮胎上建立坐标系, 则轮胎是静止的而水膜是运动的, 推导了控制动力滑水的Reynolds方程、水膜厚度方程和变形方程, 采用复合直接迭代求解方法, 并编制了计算程序, 分析了轿车轮胎在沥青路面上行驶的动力滑水。分析结果表明: 随着行驶速度的增大, 能够引起动力滑水的路表水膜厚度不断减小, 当行驶速度为120km.h^-1时, 路表水膜厚度为2mm就会发生动力滑水。     

沥青路面的雨天行车安全性分析

针对沥青路面的路表轮胎行车滑水,提出了行车的临界水膜厚度概念,利用动量定理进行了临界水膜厚度计算公式推导,计算了不同行车速度下的路表临界水膜厚度,经与国外的极限车速计算经验公式对比,验证了其可靠性,并以降雨的路表水膜厚度为依据,分析了以临界水膜厚度作为道路结构设计控制指标的行车安全性,提出了增加安全性的工程技术改善措施．     

钢桥面环氧沥青铺装层动水压力数值仿真分析

针对行车荷载下铺装层表面动水压力对铺装层的影响,研究钢桥面环氧沥青混凝土铺装水损害现象,量化分析行车荷载下钢桥面环氧沥青铺装层的动水压力。采用有限元软件ABAQUS建立轮胎-钢桥面环氧沥青铺装层模型,获取流体计算域中轮胎的形状及尺寸;基于计算流体力学建立钢桥面正交异性板铺装复合有限元模型,采用FLUENT数值仿真轮胎在有水铺装层表面上行驶时产生的动水压力;分析行车速度、水膜厚度、轮胎花纹深度等因素对动水压力的影响,得到动水压力的最不利工况。     

道路表面水膜厚度理论计算模型分析

汽车在雨天行驶时,摩擦系数的降低与路表水膜厚度有关,水膜厚度越厚,抗滑性能降低得越多,甚至发生滑水现象.文章建立了基于坡面径流理论的路表水膜厚度的理论模型,推导出基本微分方程,并与英国的经验公式进行对比,能够反映出各因素对水膜厚度的影响.     

临界滑水速度的计算研究

利用动量定理,分别计算楔角较小(楔角小于0.4°)和楔角较大两种情况下滑水速度值.以小轿车、中型汽军和载重车为例分析车轮内压、水膜厚度与滑水速度的关系.结果表明:不论楔角较小或者较大,滑水速度与车轮内压成正比;楔角较大且车轮内压一定时,滑水速度与水膜厚度成反比.通过NASA滑水速度方程,对理论计算的滑水速度值进行验证,...     

26.5R25全钢工程子午线翻新轮胎结构及翻新工艺研究

介绍了26.5R25全钢工程子午线翻新轮胎的结构设计及施工设计。结构设计:充气外直径为1750 mm,外直径为1738 mm,充气后轮胎外直径膨胀率为1.007,充气断面宽为686 mm,断面宽为673 mm,行驶面宽度为565mm,断面宽膨胀率为1.019,断面高为551.5mm,行驶面高为27mm,胎圈着合直径为635mm,胎圈着合宽度为564mm,断面水平轴位置为1.20,预硫化胎面基部胶厚度为40mm,花纹沟深度为40mm,花纹饱和度为65%,缓冲胶厚度为2mm。施工设计:带束层1~4层均采用3+8×0.38HT钢丝帘线,5层采用1×5×0.38HI钢丝帘线,胎体层采用单层0.20+18×0.18HT的全钢丝帘布结构,钢丝圈采用六角形排列的?2.0mm钢丝。翻新方法采用预硫化翻新工艺,硫化罐内硫化,成品翻新轮胎充气尺寸达到设计要求,物理机械性能实测值均达到国家标准要求。     

轮胎花纹解密简

众所周知,车辆是靠车轮与地面产生摩擦力来行驶的。当车辆在潮湿或泥泞的路面上行驶时,如果车轮上没有花纹,它与地面的摩擦力就很小,容易出现打滑现象。绝大多数汽车轮胎表面都不是光滑的,上面有各式各样凹凸不平的花纹,这是为了增加车轮与地面的摩擦力,保证行车安全。轮胎花纹的主要作用与鞋底花纹的作用类似,花纹增加了胎面与路面间的摩擦力,以防止车轮打滑。影响花纹作用的因素较多,但起主要作用的是花纹型式和花纹深度,因此,轮胎花纹值得关注。近年来,轮胎生产厂在胎面花纹设计上不断地进行研究和开发。轮胎花纹型式虽然五花八门,但根据类型,主要分为5种：纵向花纹、横向花纹和混合花纹。     

车辆荷载对沥青路面破坏的影响研究

轮胎与路面间接触压力具有很明显的非均布性,根据轮胎胎面花纹的类型,提出荷载简化模型,并利用有限元计算分析不同荷载作用下的沥青路面结构响应。结果表明,轮胎与路面接触面的局部区域内,不同荷载模式的影响相当大,这对进一步解释路面面层的破坏现象提供有益的参考。     

沥青路面结冰条件下抗滑性能

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立轮胎与路面接触的动力有限元模型,同时考虑轮胎与路面的动态摩擦作用,分析不同温度工况条件下结冰沥青路面的抗滑性能.结果表明：轮胎的速度和动能随时间呈现倒S形的减小趋势,轮胎胎面由于橡胶的粘弹性特性,其速度出现以轮胎运动速度为平衡位置的剧烈震荡现象;轮胎的速度随着摩擦系数的增大衰减越快,路面结冰时轮胎的速度衰减幅度以及胎面摩擦力都明显小于干燥路面,而制动距离则刚好相反;由于轮胎与路面的相互作用,胎面的摩擦力呈现抛物线变化趋势,最大摩擦力明显小于干燥路面.     

高速公路超高过渡段几何线形对小型客车滑水速度的影响

为了揭示高速公路不同超高过渡段线形指标下小型客车滑水速度变化规律,考虑小型客车滑水过程轮胎受力特征,分析了滑水速度与水膜厚度和超高过渡段几何线形的作用关系;应用多元线性回归和流体力学仿真建立了高速公路超高过渡段小型客车滑水速度量化模型,计算了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率等多变量组合下的小型客车临界滑水速度;以典型双向四车道高速公路超高过渡段为例,分析了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率对小型客车滑水速度的影响规律,并给出了超高过渡段小型客车限制速度建议值。研究结果表明：小型客车滑水速度最大值出现在纵坡坡度为0.3%、超高渐变率为1/200、降雨强度为20 mm·h^-1组合工况下,为115.5 km·h^-1,滑水速度最小值出现在纵坡坡度为3.0%、超高渐变率为1/330、降雨强度为80 mm·h^-1组合工况下,为99.3 km·h^-1;在降雨强度和超高渐变率一定的情况下,随着纵坡坡度增大,滑水速度逐渐减小,当纵坡坡度由0.3%增加到3.0%时,滑水速度减小2.68%;在降雨强度和纵坡坡度一定条件下,随着超高渐变率增大,滑水速度逐渐增大,当超高渐变率从1/330增加到1/200时,滑水速度上升了2.25%;增加纵坡坡度会降低滑水速度,但当降雨强度增加到一定程度,纵坡坡度、超高渐变率对滑水速度的影响趋于平缓;当降雨强度为20~80 mm·h^-1时,双向四车道高速公路限速建议值为95.0~115.0 km·h^-1,但不应大于其设计速度。     

道路表面水膜厚度预测模型

针对道路表面的坡面水流受降雨和坡面粗糙程度的影响, 是一个高度非线性空间分布的过程, 一般模型很难精确描述。建立了基于人工神经网络的道路表面水膜厚度预测模型, 以降雨强度、坡度、坡长和坡面的粗糙程度为输入层, 水膜厚度为输出层, 隐含层为6个神经元, 通过试验数据的训练, 确定了网络的权重和阈值。应用结果表明该模型预测的水膜厚度与测量值的相关系数为0 98, 误差平方和为3 08, 这说明该模型用于道路表面水膜厚度预估是可行的。     

复杂流态下系泊船的水动力特性研究

为研究复杂流态下系泊船的水动力特性, 在最佳系缆方式未知的情况下, 通过约束船舶横荡、 纵荡、 艏摇三个方向的运动近似替代缆绳的约束作用, 建立系泊船简化模型。 在完成网格无关性和数值方法可靠性验证的基础上, 对常规流态以及复杂流态下系泊船的粘性流场进行数值模拟, 分析系泊船水动力系数和运动响应的变化规律。 结果表明： 随着水流流速的增大, 纵向力系数变化受到水流流向角的影响明显, 横向力系数及艏摇力矩系数变化较小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 随着水流流向角的增大, 纵向力系数变化较为复杂, 横向力系数增大, 艏摇力矩系数先增大后减小, 垂荡、 纵摇、 横摇增大; 复杂流态下和一定流向角水流下系泊船的水动力系数和运动响应较为相似。     

浅淡延长轮胎使用寿命

1轮胎使用寿命的影响因素 (1)轮胎负荷.轮胎的负荷量是根据轮胎的结构、帘布层数、强度、标准气压以及车辆行驶速度等参数经计算而确定的.如果轮胎在超负荷条件下行驶,轮胎的变形部位会扩大,尤其是胎侧的弯曲变形增大,触地面积随之增大,结果胎肩磨损增加.另外,超载加剧了轮胎胎体材料分子间的内摩擦及胎面与路面间的外摩擦,产生的热量大于设计标准,使胎体温度升高超过正常值,会造成帘布的脱层,使轮胎磨损加剧.     

沥青膜厚度对沥青混合料高温抗剪性能的影响

为明确沥青膜厚度对沥青混合料高温抗剪性能的影响,通过室内60℃下的车辙试验分析AC—13及AC—20两种级配类型的混合料在沥青膜厚度不同时的抗剪性能,沥青膜厚度对混合料动稳定度、抗剪强度及稳定值GSI有一定的影响。研究结果表明:沥青混合料的动稳定度随沥青膜厚度的增加迅速降低,二者之间有显著的线性关系;沥青混合料稳定值GSI及抗剪强度受沥青膜厚度影响明显,稳定值与沥青膜厚度有较好的二次相关性。     

自由充气及旋转工况下翻新轮胎应力分析

为深入了解工程翻新轮胎在使用中出现的胎面磨损加剧、崩花掉块、胎面脱层、被压爆、刺爆等失效形式,确定26.5R25工程车辆翻新轮胎各层应力约束条件及剪切应力约束条件、计算机几何模型、有限元分析模型。对工程车辆翻新轮胎自由充气、自由旋转工况的各层综合应力及剪切应力分布状况进行数值模拟分析,获得工程车辆翻新轮胎在自由充气及自由旋转工况下各层的应力、剪切应力、弹性应变及应变能量密度分布及变化规律。结果表明:工程翻新轮胎胎体层(0.81 MPa)及胎面层的胎肩部位所受应力最大(2.23 MPa),带束层次之(0.42 MPa),胎体层及带束层为主要承力部件,缓冲层与带束层之间存在较大的剪切应力(0.001 MPa)。翻新前要加强胎体层及带束层的质量检测,翻新时要加强带束层与缓冲层的粘合强度。研究成果可为工程翻新轮胎的结构设计、使用性能及动力性能、失效机理分析等提供重要理论指导。     

采用实测数据实时修正的机场跑道水膜厚度面域分布预估方法

为精准预估不同跑道状况与降雨条件下跑道水膜厚度的面域分布,基于二维浅水方程建立了水膜厚度面域分布数值模型,开发了基于格心型有限体积法和HLL(Harten, Lax and van Leer)格式近似Riemann解的数值求解算法;在此基础上,引入水膜厚度的实测数据,通过构造伴随方程,采用梯度下降法获取了实际降雨条件下的最优曼宁系数,从而动态修正了二维浅水方程的计算结果,精准预估了跑道水膜厚度面域分布;采用北京首都国际机场安全预警平台的水膜厚度实测数据和车载式LiDAR系统获取的路面高程数据,计算分析了曼宁系数更新间隔和高程空间采样间隔对模型求解效率和精度的影响,并采用实测数据验证了算法的准确性。研究结果表明：为满足水膜厚度实时监测需求,在综合考虑计算耗时与求解精度的条件下,曼宁系数的最优更新间隔为30~300 s,对于表面平整的道面,高程的最优空间采样间隔为0.1~0.5 m,对于存在车辙等病害的道面,高程的最优空间采样间隔为0.10~0.25 m;在真实降雨条件下,水膜厚度计算值与实测值的平均误差为0.13 mm,最大误差为0.76 mm,满足机场对水膜厚度的监测需求。由此可见,建立的跑道水膜厚度面域分布预估方法能够准确计算出给定高程道面的水膜厚度分布及其时间演化,可为湿滑跑道的抗滑性能评价与风险预警提供可靠的数据支撑。     

雨天沥青路面能见度影响因素分析

在降雨情况下，汽车行驶过程轮胎所溅起的水花极易形成水雾，前方能见度会显著下降，人体主观的识别距离也随之迅速减小，甚至出现对行车间距的错误判断，易造成交通事故，研究雨天沥青路面能见度影响因素意义重大.以米氏理论为基础，利用能见度的气象学定义，并采用MATLAB软件进行蒙特卡罗数值模拟，提出了用车速、水膜厚度和路面设计参数表征的能见度计算模型，进而对能见度影响因素进行了分析.结果表明：在雨天，沥青路面水膜厚度低于5.873 mm时，水雾引起的能见度会随车速和水膜厚度增加而不断减小；路面设计参数中，排水路径长度、路面构造深度与能见度呈正相关性；路面坡度与能见度呈负相关性；在水膜厚度为5.873 mm时能见度达到极小值；进一步提出了用降雨强度、路面构造深度、路面坡度、排水路径长度和车速表征的沥青路面能见度改进计算模型.