胎面花纹刚度特性研究及其试验平台开发

发布时间：2017-11-01 21:33

  本文关键词：胎面花纹刚度特性研究及其试验平台开发

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【摘要】：胎面花纹是轮胎与路面的直接接触部位。刚度是胎面花纹的重要性能参数,它决定着胎面的整体力学性能,对轮胎的制动、转弯、噪声和侧偏等性能都有着重要影响。本文以典型全钢子午胎胎面花纹块为研究对象,采用理论建模与试验研究相结合的方法,结合有限元仿真技术对其刚度特性进行系统研究,为高性能子午线轮胎的研制奠定基础,这不仅具有重要的理论意义,还有着广泛的应用价值。首先,花纹块刚度理论模型的研究。在等截面及变截面花纹块变形特性国内外研究的基础上,提出考虑花纹块形状因子及压缩应变修正系数的计算方法,基于此得到新的刚度理论模型;从花纹截面形状、截面长宽比系数、布置角度及拔模角度等几个方面对花纹块刚度影响因素进行分析,并对典型花纹块刚度值作出预测。其次,研制花纹块刚度测试平台。开发的刚度测试平台结构主要包括法向加载机构、水平进给机构、切向力测试机构及花纹试样夹具等模块。此外,还完成该平台的数据采集及伺服控制系统的设计开发工作。这将为实现胎面花纹刚度试验研究奠定技术基础,是花纹刚度特性研究的有效工具。然后,花纹块刚度特性的试验研究。对典型全钢子午胎胎面花纹块硫化模具进行设计,并完成花纹试样制备;基于开发的试验平台,对六种不同几何形状花纹块的刚度特性进行试验研究,揭示滑移速度及加载载荷等因素对刚度特性的影响规律。与此同时,对理论模型的有效性进行验证。最后,花纹块刚度特性的仿真分析与优化。为拟合橡胶本构模型参数,对橡胶材料力学性能进行测试。采用CATIA三维软件对不同几何形状的花纹块进行几何建模;采用ABAQUS有限元软件建立胎面花纹刚度特性有限元分析模型,基于此,对不同花纹块的接地压力及剪切应力分布规律等刚度特性进行研究。采用正交设计方法对花纹块结构进行优化,以获得最优参数组合,为提高轮胎花纹刚度提供依据。
【关键词】：子午线轮胎 胎面花纹 刚度 有限元分析 正交设计
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的来源与背景10
• 1.2 研究目的与意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-15
• 1.3.1 花纹刚度理论的研究11-12
• 1.3.2 刚度性能测试技术的研究12-14
• 1.3.3 刚度特性的有限元分析技术研究14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 胎面花纹块刚度的理论模型研究17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 等截面花纹块刚度的理论模型17-20
• 2.3 变截面花纹块刚度的理论模型20-22
• 2.4 花纹块刚度影响因素研究22-25
• 2.4.1 花纹块截面形状22-23
• 2.4.2 截面长宽比系数23-24
• 2.4.3 截面布置角度及花纹块拔模角度24-25
• 2.5 典型花纹块刚度值预测25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 胎面花纹块刚度的测试平台开发27-36
• 3.1 引言27
• 3.2 测试平台的工作原理27-28
• 3.3 测试平台的结构设计28-32
• 3.3.1 技术要求28
• 3.3.2 法向加载机构28-29
• 3.3.3 水平进给机构29-30
• 3.3.4 测试平台的附件30-32
• 3.4 测试平台的伺服控制与数据采集系统32-35
• 3.4.1 伺服控制系统与数据采集系统搭建32-33
• 3.4.2 基于VB的人机交互系统33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 典型胎面花纹块刚度特性的试验研究36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 花纹块试样的制备36-39
• 4.2.1 花纹块硫化模具的设计36-37
• 4.2.2 花纹块的硫化成型37-39
• 4.3 刚度试验测试方法39-41
• 4.3.1 花纹块变形测试原理39-40
• 4.3.2 试验过程40-41
• 4.4 结果分析与讨论41-43
• 4.4.1 花纹块刚度的理论模型验证41-42
• 4.4.2 花纹块刚度影响因素试验研究42-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第5章 典型胎面花纹块刚度特性的仿真分析与优化44-61
• 5.1 引言44
• 5.2 胎面橡胶材料的力学性能测试44-47
• 5.2.1 拉伸试验方法44-45
• 5.2.2 拉伸速率的影响45-46
• 5.2.3 温度的影响46-47
• 5.3 胎面花纹块的有限元建模47-51
• 5.3.1 本构模型的建立47-49
• 5.3.2 摩擦模型的表征49-50
• 5.3.3 有限元模型的建立50-51
• 5.4 花纹块刚度特性分析51-56
• 5.4.1 花纹块刚度有限元验证51-52
• 5.4.2 花纹块接地特性分析52-56
• 5.5 花纹块结构参数优化设计56-60
• 5.5.1 花纹块结构优化方案设计56-57
• 5.5.2 对纵向刚度的影响规律57-59
• 5.5.3 对横向刚度的影响规律59-60
• 5.6 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果67-69
• 致谢69

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