轮胎滚动阻力及温度的预测
用计算机模拟预测滚动轮胎的温度
E* = 槡（ E'） 2 + （ E″） 2
（ 2）
结合式（ 1） ，进行 DMA 试验后可用式（ 3） 评估
滞后损失（ H） 。
H
=
能量损失部分 总能量部分
=
E″ E*
（ 3）
2． 3 总应变能
假设滚动轮胎的能量损失来自轮胎橡胶材料
的变形，当出现变形时，在变形中由外力做的功作
为应变能储存在轮胎内。单位容积的应变能 dU /
在 DMA 测量 中，温 度 连 续 不 断 地 在 － 60 ～ 100℃ 之间变化。可用式（ 2） 和式（ 3） 计算出滞后 损失。其滞后损失见图 3。根据式（ 5） 和式（ 6） ， 当轮胎滚动时，不同速度转换成相应的频率。如 果速度是 80km / h，则轮胎的频率是 9． 2Hz。在本 论文中，所研究的频率是 1、5、10、15、20 和 25Hz。 该范围的频率表示 8． 7 ～ 217． 4km / h 的速度。
Gehman 已经对材料特性进行了全面的论述， 内容有： 橡胶结构和性能、橡胶的摩擦、轮胎帘线 结构粘合和性能。 2． 2 滞后损失
滞后损失（ H） 是最普遍使用的常数之一，它被
国内外轮胎滚动阻力试验方法及影响因素分析
国内外轮胎滚动阻力试验方法及影响因素分析一、引言轮胎的滚动阻力是指轮胎在运动过程中与地面之间相互摩擦产生的阻力。
滚动阻力不仅直接影响车辆的燃油经济性能，还与车辆的操控性、行驶稳定性等密切相关。
因此，研究轮胎滚动阻力试验方法以及影响因素的分析具有重要的理论和实际意义。
二、试验方法1.滚动阻力试验仪滚动阻力试验通常使用滚动阻力试验仪进行。
该试验仪由电机、加载装置、计算机数据采集系统等组成，能够模拟车辆在实际行驶过程中轮胎与地面之间的相互作用。
2.试验条件滚动阻力试验需要控制一些试验条件，如载荷、速度、温度、湿度等。
载荷是指施加在轮胎上的作用力，通常以静态载荷或动态载荷形式存在。
速度是指轮胎在试验过程中运动的速度，不同的速度下滚动阻力也会有所变化。
温度和湿度的变化可能对轮胎材料的性能产生影响，因此也需要在试验过程中进行相应的控制。
3.试验过程滚动阻力试验的过程一般包括以下几个步骤：将轮胎安装在试验机上，设定好试验条件，启动试验仪进行测试，采集测试数据并进行分析与处理。
1.轮胎结构轮胎的结构对滚动阻力具有重要影响。
胎面花纹、胎壁硬度以及胎体材料等因素均会影响轮胎与地面之间的摩擦情况，从而影响滚动阻力的大小。
2.载荷大小载荷大小是影响轮胎滚动阻力的重要因素之一、较大的载荷会使轮胎与地面之间的接触面积增大，从而增加了摩擦力，导致滚动阻力增加。
3.车辆速度车辆速度也是影响轮胎滚动阻力的重要因素。
较高的速度使轮胎在与地面接触时所受到的压力变大，从而增加了滚动阻力。
4.轮胎温度和湿度轮胎的温度和湿度的变化也会对滚动阻力产生一定的影响。
一般来说，较高的温度和湿度会导致轮胎材料的硬度降低，从而增加了滚动阻力。
5.地面条件地面的情况也会对轮胎滚动阻力产生影响。
不同类型的地面摩擦系数不同，因此会导致轮胎滚动阻力的变化。
综上所述，轮胎滚动阻力试验方法的选择以及影响因素的分析对于优化轮胎设计、提高车辆燃油经济性能具有重要意义。
用计算机模拟预测滚动轮胎的温度
２ １ 年第 ３ ０１ ７卷
用计 算 机 模 拟 预 测滚 动 轮胎 度 的温
李汉堂 编译
摘
要： 已经采用数字计算法来评估 轻型光胎 面斜交轮胎在不 同速度 、 充气压力和负荷条 件下的温度分 布。在 用有 限元
分析进行模拟之前 ， 先分别进行了两组有关评估滞后损失 （ 和总应变能 （ ｓｄ 的试验 ， Ｈ） Ｕｅ） 即动态力学试验 和材料试验。滞后 损失能量 用（ Ｈ×Ｕ ｅ ） ｓｄ 表示 ， 滞后损失能被认 为与生热速率有直接关 系。假设 温升是 由于周期 变形而产生 的能 量消耗所致 ， 则可把 这种能量 消耗看作是主生热源。滞 后能损失被用作将滚动轮胎的应变能密度与 热源连接的桥 。通过稳态 热分析可以 获得滚动轮胎的热分布 。上述方法表明可以简化滚动轮 胎的温度分布模拟 。
４ １
的动态滚动模拟获得 了总应变能 。结合 由动态力 部分 。 学分析仪获得 的滞后损失数据。用稳态热分析可 预测 温度 分 布 。 Ｈ 篮量塑 “一总 能量 部分
一
总能量 部 分 表 示 输 人 动 能 的 总 量 ； 量 损 失 能
轮胎 橡胶材料
部 分 则表示 由于滞 后 效 应 而 消耗 的能 量 。损 失 能 是 轮胎 温度 升 高 的主要 热源 。 用 Ｄ Ａ 可 以获 得储 能 模 量 （ 和 损 耗 模 量 Ｍ Ｅ） （ 。那 么 ， 可 以获 得 总输入 能 （ ） Ｅ） 也 Ｅ’ ：
可通过导入有效 的计算过程来减少轮胎偶合 三维动态滚动模拟 的时间 。参考其它研究公 布的结果讨论 了不 同条件下的
温升。 。
关键词 ： 三维动态模拟 ； 滚动轮胎 ； 温度分布 ； 滞后损 失
１ 前 言
轮胎滚动阻力测试方法分析
百家争鸣
2021 ・ 13
粘弹性参数，同时导入第一步的分析结果，将第一步中的应 力和应变曲线通过傅里叶级数展开得到正弦变化的应力和应
变曲线（如图1所示），一般取2级或3级即可。随后代入通 过DMA测得的材料损耗因子，通过线性回归得到各级应力应 变回归闭合曲线（如图2所示）。各级应力应变回归闭合曲线
的面积之和就是滞后损失能量。第三步，将轮胎断面上的每 个单元滞后损失能量求和，然后计算轮胎滚动一周的损失能 量，再除以轮胎的外周长，最终得到轮胎的滚动阻力值山。 采用有限单元法分析可以通过计算机模拟快速的求解出轮胎 的滚动阻力值，对分析轮胎结构变化对滚动阻力的影响更加 便捷，不需要分别制作不同的模具进行生产，仅通过计算机 前处理过程在建模时对轮胎结构进行参数修改即可，大大节 省了人力成本、模具成本和研发时间。缺点是对分析人员的 有限元分析软件操作能力、计算机配置要求较高。
Shandong, 257300) Abstract: Under the threat ofglobal warming, China has putforward the specific goal ofcarbon peaking and carbon neutralization, which
测量气压调整到初始充气压力值，再次静置lOmin后进行核
实；设定测试载荷为轮胎最大载荷的80%；输入轮胎的名义 半径；然后根据需要输入其他显示界面的内容，按照正转一 次、反转一次求均值的方法即可开始测试。通过测试得到了 轮胎的滚动阻力系数。根据轮胎的滚动阻力系数是指轮胎在 滚动过程中，滚动阻力与轮胎所受到的载荷的比值，可以求 出轮胎的滚动阻力。
2021 ・ 13
百家争鸣
当代化工研究
Modem ChemiaU Resaimli 丄0»
轮胎压力与温度的关系
轮胎压力与温度的关系
物理化学里面的热力学定律：PV=nRT。
P：轮胎中空气压力；V：轮胎中空气体积（暂时认为在不同轮胎压力下，体积是不变的，实际上会有微小的差别，在此体积变化忽略不计；只有当轮胎压力很低时，体积变化才会较大。
）；n：轮胎中空气的摩尔数（不懂的车友可以理解为轮胎中空气的质量，在不漏气不充气的情况下，其值是不变的）；R：热力学常数（不变）；T：轮胎中空气的绝对温度（其值=273.16+t（℃），比如摄氏30度，其绝对温度为273.16+30=303.16K（绝对温度的单位简称K），依此类推）。
案例
举例：20℃时，轮胎压力为2.4bar，因行驶使得轮胎压力升高至50℃，则此时轮胎中的压力的计算：（1）冷胎时：2.4×V=nR（273.16+20）；（2）热胎时：P热×V=nR（273.16+50）；
两式相比，可以计算出P热=2.65bar。
举例：20℃，轮胎压力为2.4bar，到了最冷的时候按-15℃，则此时轮胎压力的计算：（1）20℃时：2.4×V=nR（273.16+20）；（2）-15℃时：P×V=nR（273.16-15）；同样
根据两式可以计算出在15℃时轮胎的压力P=2.11bar。
实际上，在20℃时轮胎压力为2.4，当温度降到-15℃时轮胎压力降温2.11bar，而此时从轮胎外观是看不出来轮胎是否变瘪一点。
轮胎滚动阻力转鼓试验机测量结果不确定度评定
轮胎滚动阻力转鼓试验机测量结果不确定度评定摘要：轮胎滚动阻力试验机用于动态测定轮胎滚动阻力的机械实验设备，本文对此测量设备的7个测量结果进行了不确定度评定。
关键词：轮胎滚动阻力实验机、测量结果不确定度、评定、负荷示值误差不确定度、轮轴力示值误差不确定度、速度示值误差不确定度、动负荷半径示值误差不确定度、转鼓径向跳动测量结果不确定度、转鼓直径测量结果不确定度、温度误差测量结果不确定度一、轮胎滚动阻力转鼓试验机负荷示值误差测量不确定度评定1、概述1.1、测量依据：ZHJJF 1002-2011《轮胎滚动阻力转鼓试验机（测力法）校准规范》；1.2、环境条件：温度：（20~30）℃，湿度：≤85%RH；1.3、计量标准：0.1级标准测力计，50N～100kN；1.4、被测对象：轮胎滚动阻力转鼓试验机；1.5、测量方法：将标准测力仪安装在轮胎支承轴和校准用支座之间，调整其位置，以标准测力仪为基础，试验机显示相应的示值，重复测量3次，取平均值计算试验负荷示值误差。
2、数学模型试验机示值相对误差：式中：----第i校准点，试验机负荷示值相对误差；----第i校准点，试验机示值，kN；----第i校准点，标准测力仪示值，kN．3、灵敏系数，4、标准不确定度评定4.1试验机示值误差引入的标准不确定度试验机的负荷示值分辨力为0.001kN，以等概率分布落在半宽为0.001kN/2=0.0005kN的区间内。
其标准不确定度：=0.0005kN/=0.0003kN4.2试验机测量重复性引入的标准不确定度加载负荷为10kN，当试验机处于稳定状态时，在相同测量条件下，重复测量10次，测得值为：（kN）测量次数1234567891测得值9.9799.9959.9779.9789.9969.9809.9929.9789.9949.980=9.9845 kN单次实验标准差：=0.0091kN实测3次取平均值，则试验机测量重复性引入的标准不确定度：=/=0.0053kN4.3标准测力仪校准引入的标准不确定度检定证书给出的标准测力仪的准确度等级为0.1级，其极限误差为±0.1%，对10kN可能有±0.01kN误差，按均匀分布，其标准不确定度为：=0.01kN/=0.0058kN5、合成标准不确定度5.1、主要标准不确定度汇总表标准不确定度标准不确定度数值=0.1kN-15.2、合成标准不确定度计算标准不确定度各分量彼此独立不相关，则：===0.079%5.3、扩展标准不确定度计算取置信因子k=2，则相对扩展不确定度：= k·u c=2×0.079％=0.16％6.对轮胎滚动阻力试验机负荷各校准点示值误差测量结果不确定度评估根据ZHJJF1002-2011，轮胎滚动阻力试验机校准点应均匀分布于测量范围的5点上，按上述评定方法对轮胎滚动阻力试验机其他校准点如：10kN、20kN、40kN、60kN、80kN、100kN示值误差测量结果不确定度进行评定，各校准点扩展不确定度不超过=0.16％。
轮胎滚动阻力
自由滚动的轮胎在平滑路面上胎面块所受压力的预测摘要: 本文提出了一种自由滚动的充气轮胎上花纹块的接触力学模型，先进的三维有限元（FE）分析和简单的刷模型之间的复杂联系。
该模型是能够捕捉到基本物理信息且得到充分证明的简单的动态轮胎模型，比如可以用来预测受力状态。
胎面块是考虑到台面接触和剪切变形的一种名叫“刷型”的弹簧模型。
橡胶被表示为一个线性粘弹性材料。
对发现类似正常的弹簧模型和装在一个畸形的轮胎带花纹块（轮胎的几何测量）上的刚性圆柱的剪切力进行更复杂的有限元分析，且对一个小规模的滚动接触试验台进行几何匹配。
能够比较合理的预测测量花纹块在钻机上的受力和切向力。
关键词：轮胎，胎面块，接触力学，粘弹性弹簧模型，有限元模型1. 简介动态系统的平衡一直是汽车制造商感兴趣的话题,除了客运车辆舱的噪音，还有车毂、道路条件和自身的振动等会引起汽车的动态不平衡,通过它们安装在轮辋的相关部件，可以输入到汽车的悬架平衡系统。
在设计阶段的客运车辆，汽车制造商需要有表征频率枢纽部件的高达1kHz的预测工具。
[1]汽车枢纽的不稳定是由于轮胎的动态不平衡导致的，一个先进的轮胎模型在开发这些工具中起到了重要的作用。
最近，勒孔特等[2]建立了一个理论值高达1千赫兹频率的轮胎带振动模型，得到了令人满意的结果，这与1千赫的实验结果显示了良好的相关性。
[3]作为同一项目的一部分，我们已经提出了一个简化而强大的胎块的接触力学模型和轮胎带振动模型,使用[3]中描述的方法，本文进一步研究的目的是对尽可能捕捉到的基本物理联系提供简单的描述，并提供必要的投入等。
在类似Wullens的和Kropp[4]描述了耦合的接触和轮胎结构轮胎/路面噪声预测模型。
简单的接触模型是要求计算轮胎振动的计算强度，这需要一个时间步模拟。
胎面接触模型是一个相对较小的一部分，需要的整体解决方案的方法是相对容易实现。
要使用行之有效的有限元（FE）的方法来描述接触使用的规则，虽然我们认识到，这种做法可以提供一个有用的工具，来模拟接触问题，这也是用来作为本文的基准。
轮胎滚动阻力的定义
轮胎滚动阻力的定义轮胎滚动阻力是指车辆在行驶过程中，轮胎与地面接触时产生的阻力。
这种阻力是由于轮胎与地面之间的摩擦力所导致的，它对车辆的行驶速度和燃油消耗有着重要的影响。
轮胎滚动阻力的大小取决于多种因素。
首先是轮胎与地面之间的摩擦系数。
摩擦系数是指轮胎与地面之间的摩擦力与垂直于地面的压力之比。
摩擦系数越大，轮胎与地面之间的摩擦力就越大，滚动阻力也就越大。
其次是轮胎的结构和材料。
不同类型的轮胎具有不同的滚动阻力特性。
一般来说，宽胎和低胎压的轮胎滚动阻力较大，而窄胎和高胎压的轮胎滚动阻力较小。
轮胎的材料也会影响滚动阻力，如使用了降低摩擦系数的特殊胶料，可以减小滚动阻力。
轮胎的气压也会影响滚动阻力的大小。
当轮胎气压过低时，轮胎与地面之间的接触面积增大，摩擦力增大，从而导致滚动阻力增加。
因此，保持适当的轮胎气压对于减小滚动阻力是非常重要的。
轮胎滚动阻力对车辆的行驶速度和燃油消耗有着直接的影响。
当车辆行驶速度较高时，滚动阻力会增加，因此需要更大的动力来克服阻力，消耗更多的燃油。
相反，当车辆行驶速度较低时，滚动阻力较小，燃油消耗也相对较少。
因此，降低滚动阻力可以有效减少燃油消耗，提高车辆的燃油经济性。
为了降低轮胎滚动阻力，可以采取一些措施。
首先是选择合适的轮胎类型。
一些轮胎制造商推出了专门降低滚动阻力的节能轮胎，这些轮胎采用了特殊的材料和结构设计，能够有效减小滚动阻力。
其次是定期检查和调整轮胎的气压。
保持适当的轮胎气压可以减小滚动阻力，提高车辆的燃油经济性。
此外，定期对轮胎进行旋转和平衡也能够减小滚动阻力，延长轮胎的使用寿命。
轮胎滚动阻力是车辆行驶过程中不可避免的阻力之一。
了解并控制滚动阻力对于提高车辆的燃油经济性和行驶性能至关重要。
通过选择合适的轮胎类型、保持适当的轮胎气压以及定期维护轮胎，可以有效减小滚动阻力，提高车辆的能效和经济性。