基于有限元理论的轮胎刚度特性的仿真研究

时间：2025-04-04

基于有限元理论的轮胎刚度特性的仿真研究

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第 1 8卷第 6期20年 6 06月

系统仿真学报@J u n l f y tm i lto o r a se S mu ai n oS

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基于有限元理论的轮胎刚度特性的仿真研究石琴，陈无畏，洪洋，谷叶水，张鹏(,工业大学机械与汽车工程学院，安徽台肥 20 0; .客车集团，安徽合肥 205 ) 1台肥 30 9 2江淮 30 9

摘要分析了轮胎昔、动态刚度的形成机理，探讨了轮胎刖度和变形之间的关系。建立了轮胎的三维非线性有限元模型， A S S用 N Y软件的非线性分析技术对子午线轮胎进行了有限元分析。为控制网格划分的密度与质量，采用数字化轮廓技术， U在 G软件中绘制轮胎断面曲线，将离散化后的曲线信息导入有限元分析软件 A S S中。建模时充分考虑了 NY橡胶材料的超弹性和各向异性，材料模型采用 Mony Rvn o e— ii橡胶材料。 l探讨了如何利用轮胎的有限元分析蛄果得到轮胎的刖度特性。

建立了在饲向力作用下。轮胎有限元.模型中相关节点的位移与轮胎佣偏角关系的数学模l。型将计算结果和试验结果进行了比较，验证了理论计算结果的可靠性

关键词t子午线轮胎；非线性；有限元分析；A S S N Y软件；刚度特性中图分类号lU 6. 41 6文献标识码lA 文章编号I 047 1 20) 614— 10— X( 60. 50 3 0 4 5

Th i u a i n o r’ si n s h r c e itc sn n t lme t o e eS m l to f ieS tf e s a a t rsis i gf iee e n d l t c u i mS Q n, H N Wuw i HO HI i C E, e, NGYn GUY. u Z A a g, es i H NGP n h, eg(. ee Unvri f eh oo y H fi 3 0 9 C i; .a g u i uo o i o, T He i 3 0 9 C ia 1 fi ies yo T c n lg ee 2 0 0, hn 2 i h A tm bl C .L D, f 0 0, hn ) H t a 1n a e e2

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p p riso eeatme r d l yteM o n rR vl d l n h ors o dn tr o s nso atmes o r et ft ls e h o rwe mo ee b o e- iinmo e dtec rep n igma i c nt t fe so r e d h i a e a l a l

w r ba e y x r n. e d t te e t n h e ente l n la d i eom t nw s o s u t . h ee ti db p i tT e h l i s b t e i a ge n r dfr ai a n t c d T e o n e e me h mo ra o w h sp te o c r ec lu ae s l l o a e t h x e i n a e u t a di s o a emo e eib l y i f il o d a c ltd r u t a ec mp r d wih cee p rme t l s l n h wsc t h d 1 l i t a r g o . e s r s t h t r a i s y K e r s r d a r; o l e; n t l me t a y i; y wo d:

a il i n n i a f i e e n l ss ANS o t r e s fn s h a trsi te n i e n a YS s fwa; t e s a c eitc i cr

引言汽车的许多重要性能都与轮胎的力学特性有关，轮胎的刚度特性对整车性能有着极其重要的影响，在进行整车性能分析时，轮胎的刚度特性参数是必不可少的。由于轮胎几何结构的复杂性和材料的多样性，其理论分析一直困扰着研究工作者。多年来，人们投入了大量的精力

性。文献[根据基于“” 6】弦胎体理论的轮胎非稳态侧偏模型和不同侧向输入时传递函数间的相互关系，得出轮胎非稳态

转偏模型，并推导出基于“胎体理论的轮胎稳态转偏模弦”型。这些模型对轮胎结构和材料作了大量的假设，的将轮有

胎简化为线性模型。随着有限元法被引入轮胎研究，采用有限元法对轮胎进行力学分析是近年轮胎研究工作的热点[-】但是这些分析 11。 14

从事轮胎力学特性的研究，建立了种各样的轮胎特性测试各装置和分析模型。目前轮胎分析模型的构造可以归纳为两种，一种是理论模型，即通过轮胎结构和形变机制的数学描述，建立剪切力和回正力矩与相应参数的函数关系】;另一

主要集中在轮胎本身结构强度分析，少涉及汽车设计过程很中所关心的轮胎的刚度问题。轮胎的刚度特性是作用在其上的力及其相关变形之间的关系， 3非线性有限元模型对用维

轮胎进行模拟仿真分析，从受力结构的微观变形来分析相关的力和变形之间的关系，以研究轮胎的各种刚度特性。可本文以 1 56 R 48 H子午线轮胎为例，利用 A Y 8/0 1 2 NS S软件对

种是经验或半经验公式，它是通过对大量的实验数据进行

回归分析，轮胎力学特性通过含有拟合参数的公式有效地将表达出来【】文献[】 6。 2建立了“侧偏力和回正力矩的半经验模

其进行了三维非线性有限元模拟仿真分析，研究和探讨 Ti n何利用轮胎的有限元分析结果获得到轮胎刚度特性参数的有关问题

型”轮胎侧偏特性的一般理论模型”和“,提出了一种适用于任意印迹压力分布和各向摩擦系数不同条件下的轮胎力学特性的统一理论模型。文献【】 3推导出了考虑胎体复杂变形的