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机械弹性车轮温度场及其影响因素研究
| 论文题名： | 机械弹性车轮温度场及其影响因素研究 |
| 关键词： | 机械弹性车轮;有限元分析;温度场;摩擦生热 |
| 摘要： | 轮胎的热状况是影响其使用寿命的关键因素之一。本文以机械弹性车轮为研究对象，建立合理的有限元模型，利用有限元分析软件对其力场、稳态温度场和非稳态温度场进行研究，并基于稳态温度场的研究数据，建立拟合模型，为结构设计和选材奠定基础。具体成果如下： （1）详细阐述机械弹性车轮的结构及工作原理，并在此基础上进行合理的简化，在三维建模软件CATIA中建立其几何模型，利用ANSYS软件进行有限元网格划分、材料属性设置等前处理工作，然后进行静载分析，并将结果与理论受力分析的结果比较，验证有限元模型的合理性。 （2）采用MATLAB语言编制程序，用傅里叶级数来拟合应力、应变变化，进而计算出稳态温度场的生热率，作为内热源，利用ANSYS软件进行稳态温度场的有限元分析，得出接地断面的温度场分布状况，得出在车速ν=60k m/h、橡胶材料损耗因子sinδ=0.08、环境温度T=22℃的情况下，最高温度达到65℃，并分析胎面胶的材料参数和断面宽度对稳态温度场最高温度的影响。在有限元分析的基础上，利用多元线性回归的方法，建立稳态温度场最高温度的拟合模型，为机械弹性车轮结构设计和胎面胶的初步选择提供指导。 （3）对摩擦生热进行数值分析，应用Hertz接触理论分析车轮与路面接地情况，根据摩擦生热的机理，推导出胎面温度的计算公式，为验证后续有限元分析的结果奠定基础。选择合适的结构单元，采用ANSYS Workbench与Mechanical APDL联合仿真的方法进行机械弹性车轮与路面摩擦生热的研究，模拟只考虑滞后生热和同时考虑滞后生热、摩擦生热两种情况下的非稳态温度场，并比较分析二者的温升规律，发现在车速v=70km/h时，只考虑滞后生热和同时考虑两种生热的情况下，起动阶段的温差较大，后者的最高温度达到了140℃。 |
| 作者： | 陈月乔 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 阮米庆;赵又群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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