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多工况下子午线轮胎非线性有限元分析
| 论文题名： | 多工况下子午线轮胎非线性有限元分析 |
| 关键词： | 子午线轮胎;有限元分析;Yeoh模型;橡胶材料 |
| 摘要： | 本文以185/70R14C半钢子午线轮胎为例，根据轮胎的实际结构，借助ABAQUS非线性有限元分析软件，充分考虑轮胎的几何非线性、橡胶材料本构关系的非线性、帘线—橡胶复合材料的各向异性以及接触非线性边界条件等因素，建立了轴对称和三维非线性有限元分析模型。 针对185/70R14C半钢子午线轮胎使用的各种橡胶材料的拉伸测试结果，选用Yeoh模型来表征橡胶材料，并在MARC大型通用有限元分析软件中对材料参数进行拟合；用钢丝帘线等效拉伸应力—应变曲线确定帘线的材料模型和参数。 根据轮胎的建模过程，首先模拟了轮胎与轮辋接触的装配过程，然后分析了充气过程，据此预测了轮胎充气后的构形，得到了充气断面宽B'和充气断面直径D'，并与测量值和国家标准进行对比，在国家标准规定误差范围内，验证了建模是合理的。 模拟了光面轮胎和带有花纹块轮胎在垂直负荷和标准气压下的静态接地过程，并在此基础上模拟了光面轮胎在不同速度和摩擦系数下自由态滚动过程，得出了轮胎静态接地和自由滚动下的接地印迹、带束层和胎体层的受力情况，分析了不同自由滚动速度和摩擦系数下轮胎角速度的变化，以及不同载荷下轮胎接地面积和接地压力最大值的变化，所得结果符合实际情况。 在轮胎自由滚动分析的基础上，通过改变轮胎的侧偏角，研究了轮胎侧偏特性及侧偏侧倾特性，给出了不同侧偏角下轮胎最低断面的变形情况，得到了接地印痕及接地压力的变化，并探讨了不同负荷、气压、摩擦系数对侧向力、回正力矩与侧偏角关系的影响，所得规律与相关文献所述规律相吻合。 在光面轮胎和带有花纹块轮胎的接地分析的基础上，通过对刚性地面施加不同方向的力，对轮胎的各种刚度进行了研究，得到了刚度和载荷、气压之间的关系，比较了光面轮胎和带有花纹块轮胎在标准工况下的三种刚度，所得规律与相关文献所述及的相近规格轮胎的实验、仿真曲线或规律相吻合。 使用ABAOUS/Explicit模拟了轮胎滚动时的漏气过程：并探索了使用ABAQUS/Explicit对轮胎的侧偏工况进行模拟。 |
| 作者： | 许喆 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 赵树高 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛科技大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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