跑气保用轮胎接地印痕的有限元分析与优化
轿车子午线轮胎结构设计有限元分析及方案优选
等口 叩建立 三维 花纹 子午 线 轮胎 的有 元 模 型 ， 经
分析 研究 得 出 了额 定 负荷下 接 地压 力 和轮胎 与轮 辋接 触面 积 随充气 压 力提 高而 增大 的变 化规 律 。 高速 性 能和耐 久性 能是 轿 车轮胎 的两个重 要 性能 ， 轮胎 结构 设计 密切 相关 ， 与 如何 快 速评 判不
使用性 能 。随着 汽 车 的不 断发 展 以及性 能 的不 断 提高 ， 汽车 厂家 和 用 户对 轮 胎 性 能 的 要求 越来 越
高 ， 胎结 构设 计也 面临 着新 的挑 战 。 轮
计 算机 科学 技术 的飞 速发 展 和广泛 应用 使有 限元分 析技 术在 各种 复杂 工程 问题 中的应 用 愈来 愈显示 出其 不可 比拟 的优 越性 。轮 胎结 构 的分析 方 法也 从简 化 的轮胎模 型 分析 ， 网络理 论 、 如 薄膜 理论 、 薄壳理论 和层合 理论 ＿ 等 ， ｌ 向数值 模 拟方 向 发 展 。有 限元 分 析 技 术 能 够 定 性 、 量地 分析 轮 定 胎 结构 设计 的优 劣 、 化 产 品 结 构设 计 及 减 少 产 优
关 键 词 ： 车 子 午 线 轮胎 ； 构 设计 ； 选 ； 限元 分 析 轿 结 优 有
中 图 分 类 号 ： ６ ． ４ ． ／ ６ Ｏ２ １ ８ Ｕ４ ３ ３ １ ４ ． ； ４ ． ２ 文 献 标识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ ６ ８ ７ （ ０ ０ Ｉ ～６ １０ １ ０ — １ １ ２ １ ） Ｉ０ ５ — ６
同结 构设 计在 这 两 方 面 性 能 的优 劣 ， 直 困扰 着 一
品开发 风 险等 ， 目前 已在 轮胎行 业 中广泛 应用 。
基于有限元分析的非充气轮胎接地特性研究
基于有限元分析的非充气轮胎接地特性研究作者：李大双陈焕明罗昆来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2020年第04期摘要：为实现新型非充气轮胎环形增强带的结构设计，对非充气轮胎接地特性进行了研究。
在充分理解环形增强带结构与理论的基础上，运用有限元分析（finite element analysis，FEA）法，建立基于各向异性材料、B21梁单元、帘线带束结构的环形增强带模型，并对其接地印迹压力分布的力学特性与仿真分析进行对比，分析了辐条刚度、加强层材料对接地印迹压力分布的影响。
研究结果表明，轮胎的接地印迹长度随辐条刚度的增大而增大;基于B21梁单元、帘线带束结构的加强层材料周向刚度大，拉伸应变很小，此时环形增强带的变形主要以剪切变形为主，从而使接地印迹压力均匀分布;基于各向异性材料的加强层材料弯曲刚度小，此时环形增强带的变形主要以弯曲变形为主，使接地印迹压力均匀分布。
该研究为非充气轮胎环形增强带的结构设计及优化等提供了理论参考。
关键词：非充气轮胎; 加强层; 接地印迹; 有限元法中图分类号： U463.341 文献标识码： A1888年，J.B.Dunlop发明了橡胶空心轮胎，这是世界上最早的充气轮胎，其凭借粗糙路面上的低能量损耗、小的垂向刚度、接地印迹压力和质量优势，已占据世界轮胎市场100多年。
然而充气轮胎的结构特点决定其存在刺破受损、难以保持胎压稳定和制造工艺复杂等问题[1 2] 。
而非充气轮胎因结构与材料的无限可能，消除了充气轮胎在设计上的缺陷，具有较大的设计空间，已成为研究的热点和重点，而且凭借其抗爆性，得到国内外各大轮胎公司的青睐，具有广阔的市场和发展前景[3] 。
近年来，为提高轮胎的安全性能，国内外相关研究机构提出了仿生轮胎[4 5] 、米其林的Tweel车轮[6 7] 、蜂巢车轮[8 9] 等方案。
Ju Jachyung等人[10] 分析了一种蜂巢结构的环形增强带对接地印迹压力分布的影响，发现环形增强带上负的蜂巢角度在能够实现面内剪切特性的同时，降低接地印迹内的压力分布，为环形增强带的结构及材料设计提供了一种新的思路;M.Veeramurthy等人[11] 研究了环形增强带剪切模量对滚动阻力、垂向刚度、最大接触压力及接地印迹压力分布的影响，随着剪切模量的增加，滚动阻力降低，径向刚度线性增加，最大接触压力缓慢增加，接地印迹长度减小，压力分布不均匀程度增加;Jin Xiaochao等人[12] 基于非线性有限元分析软件ABAQUS，分析了蜂巢角度对接地印迹压力分布、承载特性及滚阻特性的影响，发现在相同壁厚的条件下，最大应力与蜂巢角度呈正相关，承载能力与蜂巢角度呈负相关，在相同承载能力下，滚动阻力和蜂巢结构质量与其角度呈正相关。
带束层结构对高速轿车子午线轮胎印痕和制动性能的影响
轮
胎
工
业
２１ ０ １年 第 ３ 卷 １
（ ０ ×７ 的方 式 进 行 旋 转 得 到 有 限 元 三 维模 型 ， ２。 ） 如 图 ３所示 。
第 ９ 期
陈燕 国 等 ． 束 层 结 构 对 高速 轿 车 子 午 线 轮 胎 印 痕 和 制 动 性 能 的影 响 带
５５ ２
带 束 层 结构 对 高速 轿 车 子 午 线轮 胎 印痕 和 制 动 性 能 的影 响
陈燕 国 ， 吴桂 忠
（ 京橡胶工业研究设计院 ， 京 北 北 １０４） ０ １ ３
术 模 拟分 析不 同带 束层 结构 设计 对 车辆 安全性 能
的影 响 。
１ 带束 层结构 设 计 午 线 轮 胎 骨 架 材 料 ０ ／ ５ ６９ Ｗ 为 ： 体 采用 １ 聚酯 浸胶 帘布 ， 束层 采用 ２层 胎 层 带 钢丝 帘 布／ １层 锦纶 浸胶 帘 布 （ 肩 两 侧 缠绕 锦 纶 胎
胎 各部 件 初 始应 力 。因 此 ， 究 带束 层 结 构 对 高 研
速 轿 车子 午线 轮 胎 安 全性 能 的影 响很 有 必 要 ， 尤 其 是 轮 胎 的 制 动 性 能 。 本 工 作 以 ２ ５５ Ｒ ６ Ｏ ／ ５ １ ９ Ｗ 轿车 子午 线 轮胎 为研 究 对 象 ， 用有 限元 技 ４ 利
面 积 ， 过 改 变 带 束 层 结 构 设 计 可 以 提 高 车 辆 安 全 性 能 ； 胎 接 地 面 积 随着 制 动 初 始 速 度 的 提 高 而 减 小 ， 致 轮 胎 接 通 轮 导 地压力增大 ， 气压力提高也会使轮胎接地面积减小 ， 地压力增大 。 充 接 关 键 词 ： 车 子 午 线 轮 胎 ； 束 层 结 构 ； 限 元 分 析 ； 地 印 痕 ； 动 性 能 轿 带 有 接 制
基于接地特性的轮胎滚阻与抓地性能评价方法
汽车工程Automotive Engineering2020年（第42卷）第12期2020(Vol.42)No.12 doi：10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.12.010基于接地特性的轮胎滚阻与抓地性能评价方法梁晨，王国林,喻康颖，梅烨（江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013）［摘要］采用数字图像相关技术获取10条不同胎面花纹的205/55R16型子午线轮胎垂直加载后接地区域的变形分布,并构建了表达轮胎接地区几何和力学信息的参数化评价体系。
基于接地参数，采用偏最小二乘回归法对轮胎滚动阻力系数和制动距离进行回归预测，通过Bootstrap重抽样法对回归系数进行显著性检验，筛选岀对性能有显著影响的接地参数。
结果表明，用轮胎接地特征参数来评价轮胎滚阻和抓地性能的回归方程拟合效果较好，研究结果为高性能轮胎设计提供了一定的指导作用。
关键词：轮胎;接地特征;滚动阻力；抓地性能;数字图像相关技术;偏最小二乘回归Evaluation Method of Tire Rolling Resistance and Ground-grip PerformanceBased on Ground Contact CharacteristicsLiang Chen,Wang Guolin,Yu Kangying&Mei YeSchoo/of Automotive and Traffic Engineering,Jiangsu University,Zhen/iang212013[Abstract]The deformation distribution of ten205/55R16PCR radial tires with different tread patterns in ground contact area after vertical loading are obtained by using digital image correlation technology ,and a parameterized evaluation system is constructed to express the geometric and mechanical information in ground contact area. Based on ground contact parameters,the tire rolling resistance coefficient and braking distance are predicted by using partial least square regression method.Bootstrap resampling method is adopted to conduct significance check on regression coefficient,and the ground contact parameters with significant effects on tire performance are selected. The results show that when tire-ground contact parameters are used to evaluate the rolling resistance and ground grip performance of tire,the regression equation fitting result is rather good.The outcome of this study provides a certain guiding role in high-performance tire design.Keywords:tires；ground contact characteristics；rolling resistance；ground grip performance；digital image correlation technology;partial least square regression前言轮胎是影响汽车行驶安全和燃油消耗的关键因素。
基于ABAQUS的多工况下轮胎接地特性分析
基于ABAQUS的多工况下轮胎接地特性分析作者：全振强李波王文豪韩霄贝绍轶张兰春顾甜莉茅海剑杭玉迪来源：《江苏理工学院学报》2022年第02期摘要：研究了多工況下轮胎的接地特性。
首先，通过ABAQUS软件搭建了205/55R16子午线轮胎的有限元模型;然后，设计、搭建了有限元轮胎模型验证平台，通过对比二者的径向刚度曲线验证了模型的有效性;最后，通过设置多种仿真工况，研究了不同负载、充气压力、驱动状态以及侧偏角度下轮胎的接地特性。
结果表明：负载越大，轮胎接地面积和接触面应力越大，且应力最大值位于中间纵向沟槽内;胎压越高，轮胎接地面积越小，接触面应力越大，应力最大值逐渐转移至接触中心点;当轮胎由静置转为滚动，接触面积和接触应力均减小，应力最大值位于中间纵向沟槽内，且车速与应力大小无关;加速或制动都会使得接触面应力最大值移至接地印记末端，且应力最大值与角速度呈正相关;接触面应力最大值位置与轮胎侧偏方向相反，与纵向车速方向相同，且接触面应力最大值与侧偏角呈正相关，但接触面横向应力增长会首先趋于饱和。
关键词：子午线轮胎;有限元;多工况;接地特性中图分类号：U463.361文献标识码：A文章编号：2095-7394（2022）02-0063-16轮胎是汽车与地面接触的唯一部件，其性能对汽车行驶安全性、乘坐舒适性和燃油经济性等都有很大的影响[1]。
车轮不仅承载了车身的重量，而且通过轮胎-地面接触面的相互作用，实现了车辆的导向、加速和制动等性能[2];因此，开展轮胎在不同工况下的接地特性研究至关重要。
轮胎的接地特性研究是轮胎领域研究的基石，国内外学者已经就此开展了多项研究。
首先，轮胎接地特性研究可以为轮胎制造提供更好的设计、优化思路。
张伟伟等人[3]通过研究全钢轮胎的接地印痕，认为不同的胎冠弧设计方案对接地印痕的形状影响很大，此结论可以用于轮胎设计初期的结构优化，以提高轮胎的性能。
王琳等人[4]研究了轮胎花纹在不同工况下的接地特性，发现轮胎在侧偏、启动等复杂工况下易发生偏磨，这一结论有助于优化轮胎的花纹结构，以应对复杂工况下轮胎的偏磨现象。
利用有限元分析指导8R22.5轮胎设计
轮 廓及结构设 计 。带 束层采用 ３ 加 ｏ带 束层结 层 。
构 。 初 始 轮 廓 形 状 及 结 构 如 图 １所 示 。
初始结构 设计 的主要特点 如下 ：
作 者 简 介 ： 莹 （ ９３ ） 男 ， 徽 铜 陵 人 ， 通 轮 胎 （ 国 ） 朱 １８ ， 安 佳 中 研发 中心 工 程师 ， － ， 学 Ｉ 主要 从 事 全 钢 子 午 线 轮 胎开 发 及 技 术 支 ： 持工作 。
图 ２ 初 始 设 计 充气 前 后 轮 廓 形 状对 比
符合设 计要 求 。
１ ３ ２ 接 地 形 状 ．．
初 始 设 计 接 地 压 力 分 布 如 图 ３所 示 。 由 图 ３
可以看 出 ， 始设计 虽 然轮廓 形状 较好 ， 初 但接 地状
况 并 不 理 想 ， 冠 中 部 的 接 地 应 力 过 于 集 中 ， 不 胎 也 均 匀 ， 胎 肩 部 位 的 接 地 应 力 相 对 不 足 ， 部 接 地 而 肩 印 痕 不 理 想 ， 重 影 响 了胎 面 接 地 的 有 效 性 ， 轮 严 对 胎 的耐磨 性能将 产生 不利 影 响 。
根 据 ＧＢ Ｔ ２ ７— １ ９ ， 定 ８ ２ ５无 内 ／ ９ ７ ９７ 确 Ｒ２ ．
胎 全钢载 重子午 线轮 胎 的技 术参 数 如下 ： 辋 轮
６ ０ ， 级 １ Ｐ 充 气 外 直 径 （ ３ ± ９ ３ ） ．０ 层 ２ Ｒ， ９５ ． ５ ｍｍ， 气 断 面 宽 （０ 土 ７ １ ｉ ， 准 充 气 压 充 ２ ３ ． ）ｈｍ 标
１ ３ １ 充气 轮 廓 ． ．
基 于 初 始 设 计 进 行 有 限元 分 析 得 到 充 气 前 后
轮廓形 状 对 比如 图 ２所示 。 由图 ２可 见 ， 体 轮 胎 廓在充 气后除胎 冠 部适 度 向外 扩 张 ， 胎侧 变形 区 域 及带束 层端 点处 变形 较小 ， 明初 始 设计基 本 表
轮胎结构有限元分析应用于轮胎结构优选Ⅱ. 带束层宽度的优选
轮胎结构有限元分析应用于轮胎结构优选Ⅱ.带束层宽度的优选闫相桥1,乌大琨2,王友善2,王衍林2(1.哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨 150001;2.桦林集团有限责任公司,黑龙江牡丹江 157032) 摘要:作为轮胎结构有限元分析应用于轮胎结构优选方面的例子,探讨了轮胎带束层宽度的优选问题。
通过对带束层端点、胎体反包端点、胎肩附近单元的应力分析参数及胎圈附近胎体张应力和带束层张力的综合分析,认为386中网格对应的带束层宽度比386窄网格和386宽网格对应的带束层宽度更合适。
关键词:轮胎;有限元;带束层;结构优选 中图分类号:TQ336.1 文献标识码:B 文章编号:100628171(2000)0620337208就涉及到带束层结构,有关带束层结构的关于带束层结构,应该从几何和材料两方包括钢丝帘线和芳纶帘线等。
本文作为轮胎结构有限元分析应用于轮胎结构优选方面的例子,探讨了载重子午线轮胎的带束层宽度的优选问题,这也可作为带束层结构优选方面的例子。
这里所分析的轮胎的截面几何及材料分布图见图1,在一个截面内的有限元网格见图2 (在一个截面内的节点数为386、单元数为355),其整体有限元网格图见图3,其材料分布除由于带束层宽度不同引起的带束层部分有差别之外,其余全部相同。
1 带束层端部层间单元应力分析参数的研究图4为具有不同带束层宽度的带束层的材料分布图及带束层端部层间单元的示意图。
表1和2分别示出了充气情况和标准负荷情况下 作者简介:闫相桥(19592),男,河北东光县人,哈尔滨工业大学教授,工学博士,最近几年来主要从事轮胎结构有限元分析及其应用的研究工作。
图1 轮胎截面几何及材料分布图图2 在一个截面内的有限元网格图(有386个节点) 带束层结构对于子午线轮胎是非常重要的。
日本大津轮胎公司提出的轮胎优化理论[1]专利也时常出现。
面来考虑。
从几何上讲,包括带束层宽度、厚度及铺设角度;从材料上讲,主要是带束层帘线,图3 轮胎整体有限元网格图带束层端部层间单元的应力分析参数。
带束层结构对高速轿车子午线轮胎印痕和制动性能的影响
带束层结构对高速轿车子午线轮胎印痕和制动性能的影响陈燕国,吴桂忠(北京橡胶工业研究设计院,北京 100143)摘要:利用M S C.M arc 有限元软件模拟分析带束层结构对轿车子午线轮胎静态接地印痕、高速制动印痕和制动性能的影响,并将模拟结果与205/55R1694W 试制轮胎实测结果进行对比。
结果表明:轮胎静态接地印痕的有限元模拟结果与实测结果接近,具有可靠指导意义;在相同的充气压力和负荷条件下,带束层宽度大的轮胎印痕短轴长度和印痕面积均大于带束层宽度小的轮胎,而印痕长轴长度较小,带束层钢丝帘线角度大的轮胎印痕短轴长度和印痕面积均大于带束层钢丝帘线角度小的轮胎,而印痕长轴长度较小,增大带束层宽度或钢丝帘线角度均能够增大轮胎印痕面积,通过改变带束层结构设计可以提高车辆安全性能;轮胎接地面积随着制动初始速度的提高而减小,导致轮胎接地压力增大,充气压力提高也会使轮胎接地面积减小,接地压力增大。
关键词:轿车子午线轮胎;带束层结构;有限元分析;接地印痕;制动性能中图分类号:U 463.341+.4/.6 文献标志码:B 文章编号:1006-8171(2011)09-0525-09作者简介:陈燕国(1984)),男,福建漳浦县人,北京橡胶工业研究设计院助理工程师,硕士,主要从事轮胎力学研究工作。
我国汽车工业和高速公路快速发展的同时,交通事故情况却不容乐观。
据公安部交通管理局发布的数据显示,2009年全国共发生道路交通事故238351起,造成67759人死亡、275125人受伤。
我国交通事故46%发生在高速公路上,其中70%的事故与轮胎有关。
轮胎的安全性能越来越受到重视。
带束层是子午线轮胎的主要受力部件,承受60%~75%的轮胎应力,在很大程度上决定着充气子午线轮胎的形状以及由内充气压力引起的轮胎各部件初始应力。
因此,研究带束层结构对高速轿车子午线轮胎安全性能的影响很有必要,尤其是轮胎的制动性能。
本工作以205/55R1694W 轿车子午线轮胎为研究对象,利用有限元技术模拟分析不同带束层结构设计对车辆安全性能的影响。
带束层结构对载重子午线轮胎接地印痕及噪声的影响
式中， Ｃ Ｃ 。 和 Ｃ 。 。 均 为 随 温 度 而 变 化 的 材 料 参
数； Ｉ 为应 变第 一 不 变 量 。Ｙｅ ｏ ｈ模 型 常 数 Ｃ
ｃ 。 和ｃ 。 。 的值参 照 ＧＢ ／ Ｔ ５ ２ ８ －２ ０ ０ ９ ， 对不 同橡胶 材料 进行 单轴 拉伸试 验 ， 将测 得 的应力一 应变 数据 拟合 求得 。
所改 善 的结 论 ， 但试 验 只 是 定性 给 出 了带 束 层 角 度 对 接 地 印 痕 和 噪声 的影 响 ， 未 进 行 机 理分 析 。 陈燕 国等 分析 了带束层 结构 对轮胎 接地 印痕 的 影响 ， 发现 随着 带束层 角度 和宽度 的增 大 ， 轮胎 接 地 印痕面 积增 大 ， 轮 胎 安全 性 得 到改 善 。可 见 轮 胎ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的接地 印痕 与轮 胎 噪 声密 切 相关 ， 但 目前 的研
轮胎 的接地 性 能 直 接影 响 轮胎 的抓 着性 、 耐
１ 有 限 元 模 型 的 建 立 １ ． １ 橡 胶 材 料 模 型
磨性 能和滚 动 阻力 等 ， 轮 胎 噪声 则 影 响 车辆 的 乘
坐舒 适性 。随着 人们 安全 、 环 保意识 的增 强 ， 世 界 各 国相继 出台 了严 格 的 轮胎 法 规 ， 以 综合 提 升 轮 胎 的接地性 能 和噪 声 性 能 ， 因此 相 关 研究 得 到 了
轮胎是 由多 种材 料 组 成 的复 合 体 ， 其 中包 括 橡胶 、 钢 丝 帘 线 以及 帘 线一 橡 胶 复 合 材 料 。低 模
量、 高伸长 率 的橡胶 材料 起着保 持 内压 、 耐磨 以及 与路 面 的抓 着等作 用 ； 高模量 、 低伸 长率 的帘线起
到承 担 大部 分 载 荷 的 作 用 。研 究 表 明 ］ ， Ｙｅ ｏ ｈ
7.00R16轻型载重子午线轮胎结构有限元分析
表 １ 两 方 案轮 胎 二 维 和 三维 模 型 单 元 数 和 节 点 数
关 键技 术 ， 以预测 在 各 种 工 况 下 所设 计 轮 胎 的 可 各 种力 学信 息 ， 对设 计 轮 胎 的性 能 和 质量 进 行 评 价 ， 此可 以在 设计 过 程 中对 设 计 方 案进 行 修 改 据 和优化 ， 脱和 克 服 以经 验 为 基 础 存 在 的设 计 及 摆
第 ８期
李 治 国 等 ． ． ０ ６轻 型 载 重 子 午 线 轮 胎 结 构 有 限元 分 析 ７ ０ Ｒ１
４７ ５
■ 一 方 案 一 模 拟 ； 一 方 案 二 模 拟 ； 一 试 验 （ 案 一 ） ● ▲ 方 。
图 ３ 两 方 案 轮 胎 负 荷一 沉 量 模 拟 与 试 验 数 据 对 比 下
图 ２所 示 。 １ ２ 模 型 验 证 ．
荷及 高速 和耐 久性 能测试 结果 与有 限元 分析 结果
进 行 比较 。
１ ２ １ 充气轮 廓和 负荷一 沉量 ．． 下
１ 轮 胎 有 限 元 模 型 建 立 １ １ 模 型 简 介 ．
为验证 有 限元 模 型 的合 理 性 ， 研 究 进 行 了 本 轮胎充 气 轮 廓 和 负 荷一 下沉 量 测 试 。在标 准充 气 压 力 下 ， 案一 轮廓 尺 寸 计 算 与试 验 数 据 对 比如 方 表 ２ 示 ， 方案 轮胎 负荷一 沉量 模拟 与试 验数 所 两 下
与此 同时 ， 探索 采 用分 析 软件 的效 率 及 判别 不 同 设 计 方案优 劣 的评价 准则 也显 得非 常重 要ｌ ］ ｌ 。 １
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如 钢丝帘线 、 锦纶 帘线 等 可近 似看 成 各 向 同性 的 线 弹性 材料 ， 元采用 Ｒ ｂ ｒ 元进行定 义 。 单 ｅａ 单 ］ （） ３ 二维充 气模型采 用轴对称模 型求解 ； 三维 静负荷模 型通过 二维轴对 称模型旋 转 ３ ０得 到 。 ６。
（） ４ 在接触 问题 的定义 中 ， 轮辋 和路 面定义 将 为 刚体 。 利 用 ＭＳ ． Ｃ ＭＡＲ Ｃ软 件 建 立 的 轮胎 二 维 和
Hale Waihona Puke 辆的载荷 能力 、 引性 能 和操 控性 能。跑气 保 用 牵
轮胎 是我公 司新 开发 的产 品 ， 接地 印 痕是 评判 其 其性 能的重要 因素之 一 ， 在设计 中 占有 重要地位 。 由于跑气保 用轮胎 与普通 轮胎 的结构存 在较
初始 方 案接地 印痕 形状在 胎 肩处 有 凹 陷 ， 大 Ｒ 增 和 ｈ 同时减小 Ｒ ， Ｒ 为 １０ ０ｍｍ， 为 ２ ０ ， 即 １ ０ Ｒ ２ ｍｍ， ｈ为 ８ ３ｍｍ， ． 确定 为方 案 ｆ在方案 ｆ ； 的基 础 上进 一步 增大 Ｒ 和 ｈ 即 Ｒ ， 为 １２ ０ｍｍ， 为 ０ Ｒ ３ ０ｍｍ， ０ ｈ为 ８ ８ｍｍ， ． 确定 为方 案 ｇ 参考 相 近规 ；
５２ ９
轮
胎
工
业
２１ 第 ３ ００年 Ｏ卷
跑 气 保 用 轮 胎 接 地 印 痕 的有 限 元 分 析 与 优 化
周 涛 ， 建 国 ， 忠 茂 ， 吉 良 ， 立 新 陈 陈 罗 徐
（ 州 市华 南 橡 胶 轮胎 有 限 公 司 ， 东 广州 ５ １０ ） 广 广 １ ４０
摘 要 ： 用有 限元 软 件 ＭＳ ． Ａ 利 Ｃ Ｍ ＲＣ对 ２ ５ ５ Ｒ ７跑 气保 用 轮 胎 静 负荷 下 的 接地 印痕 进 行 分 析 和 优 化 。结 果 表 ２／０ １ 明 ， 束 层 宽 度加 大 能 改 善接 地 压 力 分布 ， 接 地 印痕 形 状无 明显 影 响 ； 带 对 带束 层 帘 线 直径 增 大 对 接地 印 痕 无 优化 作 用 Ｉ 胎体 层 数 对 接地 压 力 分 布及 形 状 影 响很 小 ； 理 的 外 轮 廓 设 计 和 材 料 分 布能 较 好 地 优 化 轮 胎 接 地 印痕 ， 足 设 计 要 合 满 求 。优 化 方案 接 地 印 痕 的有 限 元计 算 结 果 与 实测 结 果 基本 吻 合 。
周 涛 等． 气保 用 轮胎 接 地 印 痕 的 有 限元 分 析 与 优 化 跑
５３ ９
行 有 限元 分析 ， 到 标 准充 气 压 力 和 额定 负荷 下 得 的接 地 印痕 ， 图 ２所示 。与传 统轮 胎相 比， 气 如 跑 保 用轮 胎在胎 侧 部位 增 加 了支 撑胶 ， 因此 初 始 设 计 方案 的接地 印痕不 理想 ， 压力 分布 不均匀 ， 胎 在 肩处 接地 压力集 中 ； 外 印 痕 形 状从 胎 冠 到 胎肩 此 处有 凹 陷 ， 不是 理 想 的 椭 圆形 或 方 形 。为 达 到较 理想 的接地 印痕 ， 需要 从材 料分 布 、 廓设 计等方 轮
对 ２ ５ ５ Ｒ１ 跑 气 保 用 轮 胎 静 负荷 下 的接 地 印 ２／０ ７ 痕进行优 化设计 。
１ 有 限 元 模 型 的 建 立 １ １ 三 维 静 负 荷 有 限 元 模 型 ．
（ ） 维 ａ二
（ ） 提 高计算 效 率 ， 模 型进 行 了简化 ， １为 对 忽 略 了防擦 线 、 标志线 和花纹 等的影 响 。
关 键 词 ： 气 保 用轮 胎 ； 限元 分 析 ； 地 印痕 跑 有 接
中 圈 分类 号 ： Ｑ３ ５ １Ｏ２ １ ８ Ｔ ３． ； ４．２
文 献 标 识码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：ｏ ６８ ７ （Ｏ Ｏ ｌ一５ ２０ ｌｏ —１ １２ Ｌ ）Ｏ０ ９—５
轮胎作为 汽车 唯一 的接地 部 位 ， 其接 地 印痕 的形状及 压力 分布 不仅 影 响轮 胎 的 耐磨性 能 、 耐 久性能 、 着力 和抗 湿滑及 安全性 能等 ， 抓 还影 响车
作 者 简介 ： 涛 （ ９ １ ） 女 ， 南 邵 阳人 ， 州 市 华 南 橡 胶 轮 周 １８ 一， 湖 广
（ ） 维 ｂ三
胎 有 限公 司工 程 师 ， 士 ， 要从 事 轮 胎 有 限元 分 析 工作 。 硕 主
图 １ 轮 胎二 维 和 三 维 有 限 元模 型
第 １ Ｏ期
到性 能较优 的 产 品 ， 发周期 较 长 ， 成本 较 高 。 开 且
对 ２ ５ ５ Ｒ１ 轮 胎 初 始 设 计 方 案 的结 构 进 ２／ ０ ７
利 用有 限元 分析 研究 轮 胎结 构 ， 在计 算机 上 模 可
拟 预测轮胎性 能 ， 轮胎结构更 趋于合 理 。 使
本 工 作 利 用 专 业 有 限 元 软 件 ＭＳ ． Ｃ ＭＡＲ Ｃ
三维有 限元 模 型 如 图 １所 示 。 图 １ ａ 共 有 ７ １ （） ５ 个 节点 ， １ １０ ２个 单 元 ； １ ｂ 共 有 １ ２ 图 （） ５０ １个 节
点 ，０２ ０个 单元 。 ２ ４
１ ２ 计 算 结 果 分 析 ．
大区别［ ， 用传统 轮胎设计 流程 ， 能一次性 得 １使 ］ 不
格 接 地 印 痕 相 对 较 好 的 外 轮 廓 进 行 调 整 ， 为 Ｒ ７ ０ｍｍ ， ０ Ｒ２为 ４ ０ｍｍ， 为 ７ ８ｒｍ， 定 为 方 ０ ｈ ． ｎ 确 案 ｈ Ｒ 。Ｒ ， 。和 如 图 ３所 示 。
面进 行有 限元分 析 和优化 。
接 地压 力 集 中 ， 小 胎 面第 ２段 弧 的半 径 （ 。 ， 减 Ｒ ） 即胎 面 第 １段 弧半 径 （ 为 ６ ０ｍｍ， 为 １ ０ Ｒ ） ８ Ｒ ８
ｍｍ ， 度 高 （ 为 ７ ８ｍｍ ， 定 为 方 案 ｅ 考 虑 到 弧 ） ． 确 ；