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轮胎滑水有限元显式动力学分析

作　者: 赵珍辉
导　师: 汪洋；李子然
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 固体力学
关键词: 轮胎滑水胎面花纹摩擦系数有限元方法
分类号: U463.341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 80次
引　用: 1次
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内容摘要

车辆在湿路行驶时,由于流体压力的存在,导致轮胎接地力下降以及车辆操纵性能降低,因此如何设计汽车轮胎以提高车辆的湿路行驶性能变得尤为重要。早期对轮胎滑水现象的研究采用直接的实验研究方法。90年代后期,有限元方法开始应用于轮胎滑水现象的数值模拟。随着计算机硬件和数值计算方法的发展,使得采用有限元方法来数值研究轮胎的结构参数和外部因素如复杂胎面花纹形态和行驶速度、摩擦系数等对轮胎滑水行为的影响成为可能。本文以205/55R16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三种不同胎面花纹的轮胎有限元分析模型,采用正交各向异性壳单元模拟骨架材料及其包覆胶料,并通过移动骨架层位置等方法对模型进行了简化。考评结果表明,本文采用的有限元模型和骨架材料的等效简化方法是有效的。在此基础上,考察了流体状态方程中参数的选择对轮胎滑水结果的影响,计算结果表明水的状态方程参数的选择的不同,不影响轮胎滑水有限元数值分析结果。考察了胎面花纹形态对轮胎滑水性能的影响。结果表明S型胎和V型胎由于有横向花纹沟的存在,滑水性能优于纵沟胎。考察了行驶工况对轮胎滑水的影响。结果表明:行驶速度对轮胎滑水的影响显著,其中轮胎滑水时受到的流体压力随行驶速度的平方呈线性变化;5mm的雨水深度下,轮胎受到的流体压力明显小于10mm和15mm雨水深度下的流体压力,10mm与15mm的雨水深度下,轮胎受到的流体压力差别不大;在正常工况范围内的充气压力的改变,对轮胎滑水的影响很小;负载水平越高,轮胎越不容易出现打滑。考察了轮胎与路面间摩擦系数对轮胎滑水的影响。结果表明:摩擦系数的改变对轮胎滑水有着明显的影响,摩擦系数越小,轮胎滑水时受到的流体压力越大,与路面的附着效果越差。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8
  1.2 轮胎滑水的机理  8-9
    1.2.1 轮胎滑水的“三区域”概念  8-9
    1.2.2 影响轮胎滑水的几个因素  9
  1.3 轮胎滑水有限元分析  9-15
  1.4 本文工作  15-16
第二章计及复杂胎面花纹的轮胎滑水有限元模型  16-27
  2.1 本文分析用轮胎结构简介  16-17
  2.2 轮胎有限元模型的建立及骨架材料的简化  17-22
    2.2.1 带复杂胎面花纹轮胎有限元模型的建立  17-18
    2.2.2 轮胎骨架材料的等效和简化  18-20
    2.2.3 本文分析用轮胎模型及相关考评  20-22
  2.3 带水路面有限元模型的建立  22-24
    2.3.1 水的状态方程  22
    2.3.2 带水路面模型  22-24
  2.4 计算流程  24-26
    2.4.1 “滚动轮胎模型”计算流程  24-25
    2.4.2 “水流模型”计算流程  25
    2.4.3 两种模型的对比  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章胎面花纹、行驶工况及摩擦系数对轮胎滑水性能的影响  27-35
  3.1 水的状态方程参数的选取  27-28
  3.2 胎面花纹对轮胎滑水的影响  28-29
  3.3 行驶工况对轮胎滑水的影响  29-32
  3.4 轮胎与地面间摩擦系数对轮胎滑水的影响  32-33
  3.5 本章小结  33-35
第四章总结和展望  35-37
  4.1 全文总结  35
  4.2 展望  35-37
参考文献  37-38

轮胎滑水有限元显式动力学分析

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