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山区使用工况对轮胎胎圈疲劳寿命的影响研究
| 论文题名： | 山区使用工况对轮胎胎圈疲劳寿命的影响研究 |
| 关键词： | 轻型卡车;子午线轮胎;胎圈失效;疲劳寿命;有限元分析 |
| 摘要： | 轮胎对汽车行驶的安全性有着至关重要的作用，而轮胎的疲劳寿命则是影响轮胎使用安全的关键指标。轮胎企业在研发设计中以转鼓耐久测试作为轮胎疲劳寿命的验证手段，但是由于其工况单一，并不能反映在某些地区使用中的真实工况，导致生产的轮胎在使用时出现过早疲劳失效情况，不仅影响了轮胎制造企业的经济效益和企业信誉，也对轮胎消费者的生命财产安全构成了潜在的威胁，是一个急需解决的问题。 为研究某公司生产的175/75R14型轻卡子午线轮胎在山区使用过程中的胎圈失效问题，本文选定胎圈失效问题严重的四川某山区公路进行了使用工况调查，确定了山区使用工况测试的具体内容及测试方案。为此，搭建了测试系统，测试了山区使用工况下的车身加速度信息与轮胎温度信息。在此基础上，建立了测试车辆轮胎力分析数学模型，再现了山区轮胎受力情况，并对轮胎力进行了统计分析。 为准确评估轮胎胎圈疲劳寿命，通过单轴拉伸试验获得轮胎胎圈的各部分胶料参数，建立了胎圈区域各胶料关于最大应变能密度幅值的疲劳寿命方程；利用ABAQUS建立轮胎自由滚动有限元分析模型，并利用有限元分析进行了轮胎胎圈疲劳寿命预测。为验证胎圈疲劳寿命预测方法的可行性，进行了4组同型号不同结构参数轮胎的转鼓耐久试验，并与有限元预测结果进行对比，二者具有良好的一致性，证明了基于最大应变能密度幅值预测胎圈疲劳寿命方法的可行性。 为明晰山区使用工况对胎圈疲劳寿命的影响，利用疲劳累计损伤理论结合有限元方法分析了轮胎不同受力状况对疲劳寿命的影响，并分析了温度对胎圈疲劳寿命的影响。结果表明，轮胎在山区使用过程中的胎圈失效问题由两方面因素造成，山区使用工况中轮胎载荷过大和充气压力设置不合理是导致轮胎胎圈疲劳寿命大幅下降的主要原因，胎圈长期处于较高的温度状态是胎圈破坏现象呈现出地区性差异的主要原因。 本文在成功预测轮胎胎圈寿命的基础上研究了山区使用工况对轮胎胎圈疲劳寿命的影响，探讨了影响该款轮胎疲劳寿命下降的原因，对进一步提升轮胎耐久性能、提高该产品的市场竞争力、完善轮胎疲劳理论具有重要意义。 |
| 作者： | 曹雷天 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 常玉林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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