轮胎滚动阻力有限元仿真模拟研究

近年来随着汽车产业的飞速发展,汽车制造商开始对轮胎提出降低滚动阻力的要求,低滚动阻力轮胎已成为各大轮胎公司重点关注的课题。本文采用ABAQUS软件,开发轮胎滚动阻力有限元仿真模型,用于预测轮胎的滚动阻力和滚动阻力系数,并和试验结果进行对比,验证了模型的可靠性。     

客车轮胎滚动阻力与电动客车续驶里程关联性研究

文章简单概括了轮胎滚动阻力产生的机理及滚动阻力对车辆经济性的影响,采用轮胎台架试验与实车试验相结合的方法,针对轮胎滚动阻力的大小对电动车续驶里程的影响进行了探究,结果表明,降低轮胎滚动阻力是增加电动车续驶里程的重要方法之一。     

利用轮胎模态参数模型对滚动阻力的模拟

利用轮胎模态参数模型对稳态工况下的轮胎滚动阻力进行模拟.计算了不同胎面阻尼下的滚动阻力,所得结果与实际的趋势相符,数值合理.对不同半径转鼓下轮胎滚动阻力的模拟结果与按ISO 181964推荐的公式计算的结果有良好的一致性.表明了该轮胎模型的合理性.     

基于车轮扭矩传感器的轮胎滚动阻力测试系统开发

应用车轮扭矩传感器开发了轮胎滚动阻力测试系统。介绍了在双滚筒上测试轮胎滚动阻力和阻力系数的原理、轮胎滚动阻力测试系统的构成及测试系统软件的开发。在赛欧SLX-AT轿车的驱动轮上对该系统进行了实车试验,结果表明,该测试系统可克服滚动阻力滑行测试法和反拖测试法的不足,提高轮胎滚动阻力的检测精度,为研究轮胎滚动阻力特性提供了新手段。     

汽车轮胎滚动阻力试验机测试方法分析

为了对汽车轮胎滚动阻力测试方案的可行性进行预先评估,基于检测设备的结构模型,提出了一种运用位移量对轮胎滚动阻力进行仿真分析的新方法。在简述滚动阻力有限元测试模型构建过程的基础上,通过改变轮胎的外部使用参数,分析传感器板在不同工况下位移场的分布情况,制定了设备的测试方案。以传感器的安装位置作为目标检测点,建立轮胎滚动阻力位移场与控制参数之间的关系曲线。最后将采集的数据经过平均滤波处理,与实验室的实测数据进行了趋势性对比。结果表明：采用该测试方法,轮胎滚动阻力随着轮胎负载和速度的增加而增大,随着气压的变大而减小;仿真结果和试验数据在相同工况下的变化趋势基本一致;该测试方法合理、可行。     

汽车轮胎滚动阻力与燃油经济性的关系

在石油资源越来越紧张的情况下,汽车节油显得越来越重要。文中分析了汽车燃油消耗量的主要影响因素;通过对汽车行驶时轮胎滚动阻力的分析,阐述了不同路面、不同轮胎的滚动阻力的形成原因及影响因素;指出降低轮胎滚动阻力系数是提高汽车燃油经济性的重要措施之一,并说明了如何通过减少轮胎的滚动阻力来达到节油的目的。     

汽车轮胎性能矛盾相容的新非自然平衡轮廓设计的研究

在酒井秀男和Frank非自然平衡轮廓设计理论的基础上,提出了新的充气轮胎非自然平衡轮廓积分方程。采用不同理论对11.00R20和385/65R22.5两种规格载重车子午线轮胎进行胎体轮廓设计。利用ABAQUS软件从轮胎磨损、滚动阻力和抓地力等方面,对采用3种不同轮廓理论设计的两种规格轮胎的性能进行对比分析,并与现行设计轮胎的性能进行对比。结果表明,Frank非平衡轮廓设计理论有利于提升轮胎磨损性能;酒井秀男非平衡轮廓设计理论有利于降低轮胎滚动阻力和提高轮胎抓地力;而新非自然平衡轮廓设计理论则可提升轮胎的整体性能,解决了轮胎不同性能间相互矛盾的难题。与现行设计轮胎相比,新非自然平衡轮廓理论设计的轮胎,在减小磨损、降低滚动阻力的同时提高了轮胎的抓地力。     

轮胎滚动助力测量与分析

基于汽车轮胎滚动阻力测量国际标准（ＩＳＯ／ＤＩＳ ８７６７），设计了轮胎滚动阻力测量的试验方法，测定了轮胎在不同载荷和不同胎压下的滚动阻力。通过对原始试验数据处理，计算出轮胎的滚动阻力系数，并分析了载荷和胎压对滚动阻力系数的影响，还初步探讨了试验数据拟合的结果。     

轮胎滚动阻力试验系统研究

许多汽车性能试验均在底盘测功机上进行，而轮胎滚动阻力是影确测试精度的重要原因。由于目前我国大多数企业均使用双滚筒式底盘测功机，所以设计双滚筒式测功机上轮胎滚动阻力测试系统，将为台试轮胎滚动阻力特性研究奠定基础。双滚筒式试验台上测试轮胎滚动阻力采用反拖法实现，滚动阻力测试系统由双滚筒式底盘测功机改制而成。通过对加载方式、误差处理方法、系统测试精度等问题的探讨，验证了系统的可靠性和准确性。     

充气轮胎的滚动阻力与汽车燃料消耗的关系

本文分析了轮胎滚动阻力产生的原因,详尽地探讨了轮胎结构、材料及其使用条件对滚动阻力的影响,指出了降低轮胎滚动阻力的途径。     

载重子午轮胎与路面相互作用的分析

根据全钢载重子午线轮胎12.00R20的实际结构,考虑轮胎的几何非线性、材料非线性、接触非线性以及大变形等力学特性,应用有限元的方法建立轮胎的三维模型,橡胶材料采用Yeoh模型,橡胶-帘线复合材料采用加强筋模型,并通过轮胎径向刚度的测试验证了模型的有效性.在数值模拟中分析了轮胎在一定充气压力时,在不同垂直载荷和牵引速度的作用下,与地面在接触区域的变形情况、应力分布、摩擦应力分布等滚动接触规律.结果表明,轮胎与地面接触应力分布存在明显的非均匀性,轮胎的接地面积和地面总反力随着滚动速度的升高而增大.     

虚拟试车场动力学轮胎模型技术研究

以P205/55R16轮胎为对象,建立了虚拟试车场动力学轮胎模型,进行了轮胎径向刚度、扭转特性和侧偏特性的仿真分析。通过与相同工况下的轮胎试验台架测试结果对比可知,所建立的虚拟试车场动力学轮胎模型有效,可以满足虚拟试车场仿真需要。     

Non-natural equilibrium contour design for radial tire and its influence on tire performance

Two types of radial tire 11.00R20 and 385/65R22.5 are chosen as the research objects, and their carcass contours are redesigned by using Sakai Hideo’s, Frank’s and the new non-natural equilibrium contour design theories, which were based on analyzing the current non-equilibrium contour design theories of radial tire. Then the tire wear, rolling resistance and grip performance of the two radial tires designed by different non-natural equilibrium contour design theories are comprehensively analyzed with the finite element software ABAQUS. The results show that Frank’s contour design theory can reduce tire wear; the new non-natural equilibrium contour design theory can enhance tire wear, rolling resistance performance, etc. It is also found that the tire carcass contour has great influence on tire performance, especially on the tire rolling resistance. The new non-natural equilibrium contour theory provides a guidance to reduce the tire rolling resistance, and it can break through the target conflicts in tire performance. The tire with the new non-natural equilibrium carcass contour can enhance its comprehensive performance.     

工程车辆翻新轮胎承载变形特性

为了进一步明确工程车辆翻新轮胎的力学性能,提高其使用寿命,通过构建工程车辆翻新轮胎计算机几何模型、有限元分析模型、承载变形特性试验系统,对工程车辆翻新轮胎承载变形特性进行有限元分析及试验研究,并与同型号新轮胎进行对比分析,获得静态接地工况下工程车辆翻新轮胎的载荷-变形、载荷-刚度、载荷-压缩率等特性规律,构建26.5R25工程车辆翻新轮胎径向承载变形数学模型。研究结果表明：工程车辆翻新轮胎的径向变形、侧向变形变化规律与新轮胎接近,径向与侧向变形均比同型号新轮胎稍小;当胎压一定时,随着载荷的增加,工程车辆翻新轮胎径向变形呈线性增大,当胎压较低时侧向变形呈线性增大,当胎压较高时侧向变形呈非线性增大;工程车辆翻新轮胎的径向刚度及压缩率受径向载荷和胎压的影响较大,载荷一定时,径向刚度随胎压的增大而增大;胎压一定时,工程车辆翻新轮胎的压缩率随径向载荷的增大而增大,且稍小于同品牌、同型号新轮胎的压缩率;旧胎体的不同老化程度对工程车辆轮胎翻新后的承载-变形特性会产生较大的影响;在低载工况下,工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向刚度差异不大,在接近标准载荷及高载工况下,工程车辆翻新轮胎径向刚度较新轮胎大,且随着载荷的增大,工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向变形差异不断加大。     

带复杂花纹的轮胎滑水显式动力学分析

以205/55R16型半钢子午线轮胎为参考轮胎,利用组合类保角映射簇建模法构建了3种不同胎面花纹的轮胎有限元分析模型.利用该模型进行载荷一下沉量及流体压力一行驶速度分析结果表明.轮胎有限元模型和骨架材料的等效简化方法以及滑水求解策略有效.在此基础上,考察了胎面花纹形态对轮胎滑水性能的影响.结果表明.S型轮胎和V型轮胎由于横向花纹沟的存在,滑水性能优于纵沟胎.     

汽车轮胎结构非线性有限元分析

本文综述了轮胎力学的发展历史与现状，阐明了轮胎结构分析的几各主要方法、研究内容及其优缺点，并重点介绍了在子午三维非线性有限元结构分析方面的工作，包括轮胎的充气，竖直加载、稳态滚动、滚动阻力及温度场分析，给出了相应的算例。由于采用一些新的方法和技术，考虑了更真实的轮胎材料模型，结构和载荷，使得分析更为有效、精确，分析结果可作为轮胎的设计，试验与改进的依据。     

355/50R22.5宽基低断面全钢载重子午线轮胎的设计

355/50R22.5宽基低断面全钢载重子午线轮胎主要是为打开欧洲市场,后期完成试验论证及市场测试后,将投产于欧洲市场,经济效益可观。355/50R22.5宽基低断面全钢载重子午线轮胎开发设计主要是根据欧标初步设计宽基低断面全钢载重子午线轮胎结构,根据不同的结构设计方案,利用有限元分析轮胎充气轮廓及胎肩、胎圈位置受力情况,通过优选确定最终轮胎轮廓及骨架材料等参数。完成结构设计后,对本项目开发的轮胎进行施工设计。最后对该轮胎进行成品性能试验,主要包括强度性能和耐久性能试验。     

Tire Modeling for Vertical Properties Including Enveloping Properties Using Experimental Modal Parameters

Summary Tire modal parameters reflect the natural properties of the tire. This paper models tire performance using experimental tire modal parameters to calculate the static vertical tire stiffness on both drum and flat road surfaces and the distribution of vertical and shear forces. The model was used to investigate tire enveloping properties. In addition to the radial and tangential displacements, the rotational angular displacement of the contact element is considered. This study examined the obstacle's effect on tire static vertical properties, the axle load responses under rectangle obstacles with a fixed axle height, and the effects of tire pressure on enveloping properties.     

Finite element modeling of static tire enveloping characteristics

To investigate static tire enveloping characteristics, a three dimensional (3-D) finite element model is proposed. The vertical stiffness of the tire is studied on a flat surface with and without cleat. Tire rubber materials and cord layers are represented independently using “rebar” elements available in MSC Marc Mentat. Comparisons of numerical and experimental results are given to show the validity of the proposed model. It is shown that after a certain displacement, the results of the proposed model agree well with experimental results. In addition, the model results show that regardless of the type of the cleat placed under the rim center (hub center), all vertical force curves intersect after a certain displacement, which indicates typical static enveloping characteristics. Moreover, another typical characteristic of the radial tires that is unlike those of bias-ply constructions confirms that the contact patch does not expand laterally after a level vertical load is applied to the tire, which is directly related to fuel consumption and tire tread life.     

Tire Modeling for Vertical Properties Including Enveloping Properties Using Experimental Modal Parameters

Summary Tire modal parameters reflect the natural properties of the tire. This paper models tire performance using experimental tire modal parameters to calculate the static vertical tire stiffness on both drum and flat road surfaces and the distribution of vertical and shear forces. The model was used to investigate tire enveloping properties. In addition to the radial and tangential displacements, the rotational angular displacement of the contact element is considered. This study examined the obstacle’s effect on tire static vertical properties, the axle load responses under rectangle obstacles with a fixed axle height, and the effects of tire pressure on enveloping properties.