自适应虚拟设计在零压续跑轮胎内支撑设计中的应用

介绍了Autodesk Inventor的自适应虚拟设计及其设计流程。利用该软件创建22.5×9.00轮辋和12R22.5无内胎子午线轮胎虚拟装配体,基于装配体在位设计内支撑模型,并进行干涉检查、创建表达视图和工程图。最后探讨通过链接不同的轮辋和轮胎Excel参数表,实现基于中小型载重车辆的15°深槽轮辋和无内胎子午线轮胎的内支撑系列化设计方法,为其他型式的零压续跑轮胎内支撑设计提供了参考。     

基于ANSYS层单元的翻新轮胎有限元仿真分析

针对11R22.5载重车辆翻新轮胎在高速滚动过程中存在的磨损快、易脱层、撕裂等失效现象,基于ANSYS层单元结构对载重车辆翻新轮胎胎面层、缓冲层、胎体层复合材料变形特性进行了垂直载荷工况下的有限元分析,确定了翻新轮胎的材料参数,获得了翻新轮胎的变形特性规律,并进行了试验研究.仿真结果与试验结果吻合较好,修正了载重车辆翻新子午线轮胎的径向变形理论计算公式,为载重车辆翻新子午线轮胎的设计制造及性能研究提供了理论依据.     

轿车轮胎耐臭氧老化性能研究

将成品轿车轮胎装配到标准实用轮辋上,充入一定的充气压力,而后将其置于密闭臭氧老化试验箱内,在不同臭氧浓度的环境中悬空静置72h,之后对其进行取样,对其力学性能及表观围观结构进行了深入研究。结果表明:臭氧与轮胎表层橡胶接触和渗透使其发生老化,并导致在轮胎表面出现老化裂纹,老化裂纹主要出现在应力集中的区域,且随臭氧浓度增加自外向内发展并加剧,致使轮胎的使用寿命大幅度降低;但是对于应力相对较小区域,胎面橡胶的拉伸强度、硬度等力学性能则没有显著变化。     

胎圈与轮辋接触对斜交轮胎有限元分析的影响

利用ANSYS中的三维层单元模拟轮胎复合材料,建立了7.00-16 14PR斜交轮胎三维有限元模型。分析比较了有无胎圈-轮辋接触的2种情况下轮胎有限元计算结果及对轮胎层间剪应力的影响,考察了胎圈-轮辋接触时层间剪应力在不同充气压力下的变化规律。结果表明,随着气压的增大,帘布层层间剪应力变大,但分布趋势基本相同;胎圈-轮辋接触后的帘布反包处层间剪应力变化相对平缓,在反包端点处层间剪应力最大。     

钢带式轮胎试验台气轴承支撑装置性能分析及优化

针对钢带式轮胎试验台中钢带支撑刚度对道路试验结果的影响,设计一种气轴承支撑装置,并基于CFD数值仿真和正交试验,研究输入孔径、输入压强、钢带速度、楔形角度对轮胎试验台气轴承支撑装置承载压力的影响。仿真分析了承载压力随各个影响因子的变化规律,其结果显示钢带速度和楔形角度对承载压力影响较小,输入孔径和输入压力是承载压力的主要影响因素。在各个影响因子变化规律基础上,基于正交试验优化方法,以最小输入压强为目标函数,得到最优的支撑件结构。     

CRH5型高速动车组车轮轮辋疲劳寿命分析

根据国内外车轮相关标准,采用基于有限元法的疲劳寿命分析方法分析了动车组车轮轮辋疲劳寿命。根据UIC510-5和BS EN13979标准,确定了车轮运行过程中的载荷工况,进而编制了动车组车轮在不同工况下的载荷谱。借助有限元软件分析了不同工况下动车组车轮的应力状态并获得了轮辋危险部位的应力谱,结合轮辋材料的S-N曲线和Miner法则对直道、弯道和道岔工况下车轮轮辋危险部位的疲劳寿命进行了估计。结果表明:道岔工况对轮辋危险部位寿命影响最为严重,而直道和弯道的影响相对较小。分析结果为确定车轮的安全检修周期提供了一定的理论依据,对高速动车组的安全运行有实际指导意义。     

石墨烯对车辆轮胎胎面的力学性能及抗滑性能影响研究

石墨烯与橡胶复合强化是近年来研究热点问题,为了进一步提高车辆轮胎的力学性能、耐磨性能及冰路面抗滑性能,将石墨烯作为车辆轮胎胎面增强体材料,进行了石墨烯增强车辆轮胎胎面配方及制备工艺设计,对石墨烯不同含量下的胎面拉伸强度、撕裂强度、100%定伸应力、300%定伸应力、耐磨指数等物理机械力学性能进行了测试,并对石墨烯强化后的车辆轮胎进行了冰路面抗滑性能实车试验,获得了不同质量分数下的石墨烯增强材料对车辆轮胎胎面的性能影响规律,并应用分子链滑动理论对石墨烯强化车辆轮胎胎面橡胶机理进行了分析。测试及分析结果表明:当石墨烯质量分数约为7%左右,对车辆轮胎胎面橡胶的性能强化效果较为理想,其主要物理机械力学性能指标良好,车辆轮胎的耐磨性能和抗滑性能得到了较大提高。     

基于聚醚醚酮保持架的角接触球轴承特性仿真

针对高速重载工况下轴承保持架产生的问题导致轴承接触区摩擦温度升高,甚至诱发轴承失效的情况,将采用聚醚醚酮(PEEK)材料设计的带有突出侧梁结构的新型保持架装配的7014型号角接触球轴承与传统的胶木材料保持架轴承进行了对比分析。应用Fluent软件建立有限元模型进行数值分析,并通过轴承温升试验验证了数值模拟的正确性,研究了在不同工况下PEEK保持架的新结构对轴承腔内气流场的影响以及新材料对轴承温度场的影响,验证了PEEK轴承保持架的良好工作性能。     

长条形空间反射镜镜体及其支撑结构设计

为了满足长条形空间反射镜的设计要求,从结构材料的选择、镜厚比确定、支撑方式与最佳支撑点位置的选择以及镜体轻量化等方面进行了详细的镜体结构设计。设计了一种空间反射镜柔性支撑结构,以满足温度载荷与装配误差0.05mm工况下镜体面形精度的要求。利用有限元分析软件对反射镜组件进行分析,反射镜组件在Z向1g重力、4℃温升以及0.05mm强制位移三种工况耦合作用下的面形误差峰谷值PV为20.5nm,均方根值RMS为4.75nm,优于PV值小于λ10,RMS值小于λ50的设计指标。组件一阶频率141.83Hz,满足动态刚度要求。组件分析结果表明,反射镜及其支撑结构设计合理,满足空间应用要求。     

石墨烯增强工程车辆翻新轮胎胎面的性能影响研究

为了有效改善工程车辆翻新轮胎使用中常出现胎面不耐磨、易崩花掉块等失效损坏形式,将石墨烯作为工程翻新轮胎胎面增强体材料,进行了石墨烯增强工程车辆翻新轮胎胎面配方及制备工艺设计,对石墨烯不同含量下的胎面拉伸强度、撕裂强度、100%定伸应力、300%定伸应力、耐磨指数等物理机械性能进行了测试,研究了不同质量分数下的石墨烯增强材料对工程车辆翻新轮胎胎面的性能影响规律,并应用分子链滑动理论对石墨烯增强胎面橡胶机理进行了分析.结果表明:当石墨烯质量分数约为7%左右,对工程翻新轮胎胎面橡胶的增强效果较为理想,其主要物理机械性能指标良好,工程车辆翻新轮胎的耐磨性能和抗崩花掉块性能得到了较大提高.     

钢制组装式车轮的轻量化设计及多目标优化

设计了一种以热轧高强钢作为内轮辋、低碳钢作为外轮辋材料的异种钢材组装式车轮,提出一种车轮多种工况下循环载荷疲劳耐久试验方法,对车轮进行疲劳寿命预测. 基于有限元法,计算不同位置下施加载荷时车轮的强度、刚度,不同应力频率下的疲劳寿命和安全系数,并分析出局部大应力关键部分. 以转弯工况建立参数化模型,定义了8个结构设计变量,利用最优拉丁超方实验设计方法选取初始样本点,拟合了车轮Kriging近似模型,以车轮最小质量、疲劳寿命和疲劳寿命安全系数最大为目标,并以应力、最大形变量为约束,对车轮进行多目标优化,并进行弯曲疲劳试验验证. 结果表明,异种钢材组装式车轮在优化后,性能良好,满足设计寿命要求,质量较优化前车轮减重9.73%.     

新型高精度乘用轮胎成型机的研制

为提高乘用车轮胎胎胚的精度,设计新型高精度乘用轮胎成型机结构和设备组成.在一段成型时创新设计了旋转式开合成型鼓结构,减小胎体成型时的变形;在二段成型时用新型高精度的齿轮齿条传递环结构,同步性高,夹持胎冠进行三角度点对称打压,提高胎坯圆度和均匀性.通过该二次法成型机成型的胎胚提高了动平衡性能、均匀性等关键性能指标,推动高精度乘用车轮胎工业的发展.     

轮辋滚形机主体模态分析

板材轮辋滚形机GXJ-01适用于板材轮辋的滚形,为了更好地增加产品性能和更合理的使用材料,本文应用Algor软件就该机主体结构进行了模态分析,通过分析,得出了各阶模态下主体结构的频率和振型,为产品的设计提供了理论依据,使得产品设计的过程中能更优化的使用材料。     

不对称带束层11.00R20全钢载重子午线轮胎有限元分析

借助ABAQUS有限元软件,建立一个带束层不对称的轮胎结构有限元分析模型,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触,轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性。通过有限元分析,得到了带束层不对称的子午线轮胎在充气压力下的变形和应力分布情况,带束层和胎体帘线的受力状况和分布特征,并对计算结果进行了分析,以期验证二维模型,为轮胎设计提供参考。     

基于全变分模型的子午线轮胎X射线图像胎侧缺陷自动检测方法

提出一种基于全变分模型图像分解的轮胎胎侧缺陷检测方法,将轮胎胎侧X射线图像分解为纹理分量和平滑分量,使得胎侧橡胶和胎侧帘线的成像分量分解,从而可以单独对这两种结构中的缺陷进行分别检测。利用对胎侧帘线结构统计特征和帘线缺陷特征表达,分析和设计了帘线缺陷算法,有效的检测帘线断开缺陷、帘线间距缺陷以及帘线弯曲等缺陷。实验结果表明:该算法可以通过胎侧结构的图像分解获得其成像,简化了检测算法的复杂度、提高了检测精度。     

新型空腔结构下的橡胶高温磨耗测试温度场的仿真研究

基于内部生热理论及阿克隆磨耗机的结构,从热分析的角度改进橡胶磨耗测试方法,设计了一种新型空腔试验结构。新型结构采用强化传热界面下的内流体热输运方式,将轮辋空腔内高温流体作为热源,实现对试验胶轮内部加热。通过计算机仿真选取试验胶轮表层作为研究重点,将模拟结果与实际实验所得轮胎表层温度分布对比,验证了所设计结构的合理性和可行性。进一步探究不同模型入口结构以及部件材质对实验结果的影响,并对模型的稳态、瞬态温度场进行仿真分析,观察不同结构时胶轮温度分布特点。仿真测试结果表明,该新型空腔试验结构设计合理,且不同结构模型的胶轮试样内部的温度分布不同,为橡胶磨耗测试设备的设计提供依据。     

基于Pro/E的新型双轮胎防滑链结构设计

为了保障双轮胎汽车在冰雪路面上更安全地行驶,提出了一种新型双轮胎防滑链的设计思路.基于Pro/E开发环境,对该新型双轮胎防滑链的Y型防滑板、连接装置、锁紧装置等零部件进行了设计,获得了新型双轮胎防滑链的装配三维模型,为后续工程实施打下了基础.     

钢丝增强橡胶复合材料结构的有限元分析模型

为橡胶复合材料的结构分析，结构优化设计奠定一定的理论的理论基础，建立了一个钢丝增强橡胆轮胎结构的有限元分析模型，考虑了轮胎变形的几何非线性，轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触，轮胎材料的非均匀性，橡胶材料的不可压缩性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性，结果表明，该模型非常有效可靠。     

多喷嘴组合式直旋流细水雾灭火喷头设计

为解决单喷嘴直旋流细水雾灭火喷头在喷雾保护半径小以及喷雾密度分布方面的局限性,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,设计一种新型多喷嘴组合式直旋流结构的细水雾灭火喷头。数值仿真和实验结果表明:在相同压力工况下多喷嘴组合式直旋流细水雾灭火喷头与单喷嘴直旋流细水雾灭火喷头比较,喷雾保护锥角从单喷嘴喷头的59°增加到多喷嘴组合式喷头的114°,喷雾保护锥角最高增幅达到93%,流量特性系数K从单喷嘴喷头的1.99增大到多喷嘴组合式喷头8.02,多喷嘴组合式喷头实际流量节省了约20%;同时,多喷嘴组合式喷头5个喷嘴之间的喷雾无干涉。       

适用于高频激励的面内轮胎动态模型

为了合理表达轮胎在高频激励工况下的动态力学特性,建立了一种将轮胎连续物理结构离散化处理的轮胎动态模型。该模型将胎侧部分以及胎内压缩空气离散成一系列弹簧阻尼单元,带束部分离散成沿带束圆周方向均匀分布的多个质量点,质量点之间由代表带束拉伸和弯曲特性的弹性单元相连。在相邻质量点之间引入若干个无质量接触单元进行轮胎与路面之间接触力计算。利用TMPT试验数据对所建立的轮胎动态模型进行参数辨识和精度验证。对比结果表明,本文建立的轮胎动态模型不仅能够准确地表达轮胎静态力学特性,也能够很好地表达轮胎在典型不平路面上的高频动态力学特性。