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翻新轮胎性能有限元仿真及试验研究

作　者: 王岳
导　师: 齐晓杰
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 翻新轮胎有限元仿真技术性能试验
分类号: TQ336.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 56次
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内容摘要

随着汽车工业及高等级公路的飞速发展,车辆轮胎将具有较高的需求量,其中大部分废旧轮胎可以进行翻新再次被利用。目前我国年产轮胎已超过1.5亿条,同时每年有1.2亿多条轮胎报废,高居世界第二位。废旧轮胎造成的污染被定义为“黑色污染”,其危害仅次于“白色染污”,已经引起了各方的重视。报废轮胎的利用率低,造成了对环境的严重污染和资源的严重浪费。因此,轮胎翻新已成为国际公认的废旧轮胎环保、有价值的再生利用方式,也是促进节能减排和绿色循环经济发展的需要。车辆的行驶速度越来越快、载重量越来越大,车辆翻新轮胎普遍存在磨损快、寿命短、使用经济效益低等问题。但是,由于翻新轮胎理论与技术、工艺等方面还缺少系统的研究,人们往往把汽车运行中由于轮胎造成的事故,认定为是翻新轮胎质量不过关造成的,同时一些生产厂家生产的翻新轮胎确实存在着磨损快、寿命知短、使用经济效益低等问题,限制了翻新轮胎的使用和大范围的推广应用。为进一步有利于推进绿色环保的循环经济理念在汽车与交通工程及运输领域的发展,本课题在考虑车辆翻新轮胎的结构形式和实际工况条件基础上,依据轮胎力学特性及有限元理论,建立翻新轮胎三维模型。进行胎面、胎体及复合界面的材料的受力仿真研究与分析。依据仿真结果,对胎面、胎体及胶合面的压力场的应力应变分布状况,不同载荷、胎压下翻新轮胎模型的地面反作用力分布状况作出分析。对普通轮胎与同型号翻新轮胎的性能对比试验研究。这对于翻新轮胎的推广使用具有重要的经济意义和社会效益,将会节省橡胶材料,降低新轮胎的总体产量,避免不必要的浪费,进而达到节能减排的目的。同时为翻新轮胎技术提供更多的理论参考,理论及现实意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-16
  1.1 引言  11
  1.2 选题背景、研究目标及意义  11-12
  1.3 研究现状  12-14
    1.3.1 轮胎翻新工艺  12-13
    1.3.2 轮胎翻新优点  13
    1.3.3 国内外轮胎翻新技术发展概况  13-14
  1.4 当前研究存在的问题  14-15
  1.5 主要研究内容  15
  1.6 课题来源  15-16
第2章翻新轮胎结构及力学特性  16-27
  2.1 翻新轮胎结构及使用性能  16-19
    2.1.1 轮胎的结构及特点  16-17
    2.1.2 翻新轮胎结构  17-18
    2.1.3 翻新轮胎的使用性能  18-19
  2.2 翻新轮胎主要失效形式  19
  2.3 翻新轮胎模型化  19-22
    2.3.1 轮胎理论模型  20
    2.3.2 轮胎经验模型  20-21
    2.3.3 轮胎半经验模型  21
    2.3.4 轮胎自适应模型  21-22
  2.4 翻新轮胎结构力学特性  22-23
    2.4.1 翻新轮胎非线性特性  22
    2.4.2 翻新轮胎大变形特性  22-23
    2.4.3 翻新轮胎粘弹性特性  23
    2.4.4 翻新轮胎滚动阻力特性  23
  2.5 翻新轮胎力学状况的影响因素  23-24
  2.6 翻新轮胎与地面相互作用基本方程的矩阵表述  24-26
  2.7 本章小结  26-27
第3章翻新轮胎几何模型构建  27-33
  3.1 Pro/E 软件简介  27
  3.2 翻新轮胎的选取  27-29
  3.3 翻新轮胎几何模型建立过程  29-31
  3.4 翻新轮胎几何模型简化处理  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章翻新轮胎有限元分析  33-53
  4.1 有限元法的基本原理  33-34
    4.1.1 单元分析  33-34
    4.1.2 整体分析  34
  4.2 有限元法的理论背景  34-36
    4.2.1 单元划分  34-35
    4.2.2 应力、应变关系  35-36
  4.3 ANSYS 软件简介  36
  4.4 Pro/E 与ANSYS 模型数据传递  36-38
    4.4.1 模型转换方式  36-37
    4.4.2 配置Pro/E 与ANSYS 接口  37-38
  4.5 翻新轮胎有限元仿真  38-42
  4.6 有限元仿真结果分析  42-52
    4.6.1 自由充气工况分析  43-45
    4.6.2 垂直载荷工况分析  45-52
  4.7 本章小结  52-53
第5章试验研究  53-66
  5.1 翻新轮胎性能试验  53-63
    5.1.1 自由充气位移试验  53-54
    5.1.2 加载变形试验  54-63
  5.2 弹性模量测定试验  63-65
    5.2.1 缓冲层弹性模量测定  63-64
    5.2.2 胎面层弹性模量测定  64-65
  5.3 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-70
攻读硕士期间发表的论文  70-71
致谢  71

翻新轮胎性能有限元仿真及试验研究

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