考虑高阶剪切的轮胎Gough刚度模型

轮胎是一种帘线增强橡胶复合材料结构,Gough刚度是表征轮胎侧向变形与磨耗的一个重要参数,但缺乏理论推导。本文基于高阶剪切复合材料梁理论,研究子午线轮胎带束层角度对轮胎侧向变形的影响及Gough刚度的理论基础。在Fiala横梁模型的基础上,将轮胎简化为弹性基础上的复合材料梁。胎侧及胎面胶简化为弹性基础,带束和胎体简化为复合材料梁。考虑高阶剪切位移场及帘线-橡胶材料的各向异性,利用虚功原理建立模型方程,得到了复合材料梁在侧向载荷作用下的小挠度理论解,与有限元结果和已有文献结果对比验证了其合理性。算例分析表明,当胎体等效梁结构的高宽比固定时,对应Gough刚度极大值带束角度是固定的;不同的帘线模量和橡胶模量也会对Gough刚度极大值所对应的带束角度产生不同的影响;带束层厚度对Gough刚度极大值对应的带束角度影响较小。根据Gough刚度极大值准则得到了不同高宽比下的轮胎最佳带束角度,利用实际轮胎解剖结构进行了验证。本文提出的模型为子午线轮胎带束角度优选和磨耗设计提供了理论指导。      

轮胎噪声研究进展

概述轮胎噪声机理、模拟仿真技术和测试方法。轮胎噪声机理可分为发声机理和增强及减弱机理,发声机理又可以宏观地分为机械振动机理和空气动力学机理;轮胎噪声模拟从简单数学化模型发展到有限元模型,以有限元模型为基础,辅之以精细的空气流体网格,通过结构和流体的耦合计算方法,进行振动噪声和空气动力噪声的仿真研究将会是未来噪声仿真技术的一个研究方向;轮胎噪声测试方法包括室外滑行法、室外拖车法和室内转鼓法。     

电动汽车轮胎滚动阻力与噪声协调设计及产品开发

提出电动汽车轮胎滚动阻力与噪声协调设计理论:选择窄胎面、大外径的轮胎尺寸,将标准充气压力提高到320 k Pa,带束层采用大角度设计方案(60°~70°),花纹设计和节距排列在考虑降低滚动阻力的同时兼顾降低噪声。以国内一款B级纯电动汽车为例,为其开发一款电动汽车专用155/65R17轮胎,并进行有限元建模仿真和节距噪声优化,进行滚动阻力计算和六分力预报。结果表明,开发的155/65R17电动汽车轮胎滚动阻力系数为6.36 kg·t~(-1),达到了A级指标,噪声和操纵稳定性满足设计要求,实现了滚动阻力、噪声和操纵稳定性的协调控制。     

载重子午线轮胎滚动振动噪声仿真技术研究

研究了一种预测轮胎滚动振动噪声的新方法,提出用混合的拉格朗日-欧拉方法来解决瞬时变动的拉格朗日网格上的振动信息向欧拉网格上映射的数据转化问题。首先进行带花纹轮胎的瞬态滚动计算,然后提取外表面的节点加速度,采用混合的拉格朗日-欧拉方法将节点加速度变换到欧拉网格上,将欧拉网格上的振动加速度导入LMS Virtual LAB声学软件进行振动噪声的仿真计算。仿真计算结果与试验结果的对比证明了仿真方法的合理性。     

基于光学运动传感器的履带相手机器人牵引控制系统研究

本文介绍一种用于估计相扑机器人摔跤比赛场地表面摩擦极限的技术,并基于此开发了该移动式相扑机器人的牵引控制系统。该测量估计基于机器人的激光光学传感器。在比赛开始之前,机器人需要完成一系列半自动的测试,以确定在不同情形下用最大的牵引力加速,从而达到以最高的动量撞击对手的目的。     

橡胶复合材料结构非线性有限元分析

用非线性有限元法对一种典型的橡胶复合材料结构——轮胎的力学性能进行了分析。给出了轮胎滚动边界值问题的数学描述和有限元列式及相应的求解策略。取旋转刚体构形为参考构形, 得到消去时间变量的惯性场和控制方程。用增量约束方法处理轮胎滚动接触问题可以达到收敛快、精度高。研究了滚动参数对轮胎总体和局部变形和受力的影响。计算结果与已有数据和试验相吻合, 对轮胎设计和汽车动力学有指导意义。      

轮胎力和力矩建模、试验与仿真

综述轮胎力和力矩的各种表征方法和用于汽车动力学仿真的轮胎模型,包括简单物理模型、半经验模型和结构化模型。指出汽车工业对轮胎力和力矩的要求和车辆动力学仿真对轮胎模型的要求。比较轮胎力和力矩的测试设备和测试方法并分析侧向力、回正力矩等外特性曲线特征。基于混合拉格朗日-欧拉有限元理论(MLE),提出一种从轮胎结构设计出发直接预报轮胎力和力矩的方法。结合某轿车子午线轮胎和两款轻型载重子午线轮胎,研究了接地压力、侧向剪切力以及不同负荷下的侧向力及回正力矩随侧偏角的变化情况,并指出胎面刚度主要控制侧偏刚度和回正刚度,而地面摩擦系数主要控制峰值侧向力和峰值回正力矩,仿真结果与试验数据吻合程度良好,侧偏刚度误差为6.7%,回正刚度误差为16.3%,从而证明MLE方法的正确性。本工作证明直接从轮胎结构设计出发预报其力和力矩特性是可行的。     

带束层结构对载重子午线轮胎侧偏特性的影响

以345/85R16轻型载重子午线轮胎为研究对象分析带束层结构对载重子午线轮胎侧偏特性的影响。结果表明:带束层结构对载重子午线轮胎的侧偏特性影响十分显著,主要体现在纯侧偏条件下对侧向力(Fy)和回正力矩(Mz)以及纯侧倾条件下对Fy的影响;纯侧偏条件下,交叉带束层结构轮胎的侧偏刚度和回正刚度比零度缠绕带束层结构轮胎大得多;纯侧倾条件下零度缠绕带束层结构轮胎的侧倾刚度比交叉带束层结构轮胎大;纯侧偏和纯侧倾条件下,交叉带束层结构轮胎的翻转力矩与零度缠绕带束层结构轮胎几乎一致。     

轮胎设计、制造技术和法规进展及民族轮胎企业技术创新战略

结合德国科隆2011轮胎技术展览会,综述轮胎设计、制造技术和法规的进展,重点指出汽车技术和安全环保法规的变化对轮胎工业影响重大,指出新形势下我国民族轮胎企业应认真研究汽车行业和轮胎行业技术发展趋势,注重轮胎技术人才的培养以及轮胎新法规和相关测试方法的研究,并形成战略联盟,建立国家级轮胎认证、检测、检验和研究中心,针对关键技术展开联合攻关和行业重组。     

橡胶疲劳研究综述

橡胶疲劳寿命理论的研究对于提高橡胶产品耐久性的设计和制造具有重要意义。从橡胶的疲劳寿命研究方法、橡胶疲劳影响因素、橡胶疲劳试验以及疲劳理论的实际应用几方面介绍了橡胶材料和橡胶制品疲劳研究的情况,对于橡胶产品的疲劳耐久性分析和设计、提高橡胶产品的使用寿命具有一定的指导意义。