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子午线轮胎动力学与滚动噪声的分析研究
| 论文题名： | 子午线轮胎动力学与滚动噪声的分析研究 |
| 关键词： | 汽车轮胎;动力学特性;滚动噪声;声-固耦合作用 |
| 摘要： | 轮胎的主要功能是支持自重及负载、向路面转移力和缓冲减振;其动力学特性不但影响着轮胎滚动的安稳性、抗湿滑性和油耗等级，而且影响着轮胎的滚动噪声值。随着行驶速度不断提高，各类轮胎日趋高性能化和低噪声化。但目前往往以降低一方性能为代价来提高另一方性能，却不能同时获得兼具两者优越性能的轮胎。 本课题通过构建轮辋-轮胎-路面耦合系统，利用ABAQUS软件进行了静负荷、驱动、制动、自由滚动和侧倾、侧偏等单一工况或复合工况下稳态动力学特性的探讨与比较，得到随着侧倾角或侧偏角逐步增大，接地印迹呈现出由矩形到梯形再到三角形的演变规律，且不断向单侧胎肩扩展，导致单边磨损加剧;探讨了基于复特征值提取的振动模态，在轮胎滚动工况下，需进行复特征值提取，才能获得更加准确的振动模态;进行了瞬态动力学特性研究，发现轮辋中心径向响应是类周期性变化的，当轮胎受到凸起冲击后，动力学特性突变明显，主要是由于惯性效应引起的。 本课题推导出了基于声学边界元的声学方程、边界条件、声-固耦合方程和稳态解。应用LMS Virtual.Lab Acoustics模块完成了轮胎滚动噪声数值声学模拟，通过探究声场分布情况，发现近场噪声具备指向性，远场噪声指向性不明显，但频谱特性趋势相同，声压级差值约为10dB(A)。通过对比室内噪声实验数据，发现复杂花纹对滚动噪声影响显著，纵沟花纹和光面轮胎滚动噪声值相近。 基于以上模拟方法，探究了声-固耦合作用对轮胎动力学特性和滚动噪声的影响程度，发现:其对静负荷及稳态滚动分析结果影响有限，但能使固有频率增加。且在150～250Hz范围内，产生振动噪声的倾向非常明显。声-固耦合模型产生滚动噪声的频率范围主要为50～375Hz;内胎气体为滚动噪声贡献稳定声压级8dB(A)。 通过与实验结果比对，验证了模型的有效性及数值声学的准确性。数值模拟结果为高性能、低噪声轮胎研发提供定性化的理论指导和定量化的科学依据。 |
| 作者： | 丁凤龙 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张莉彦;邓世涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京化工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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