轮胎热机耦合力学特性及建模研究

发布时间：2020-06-08 11:01

【摘要】：轮胎实际工作过程中呈现热机耦合力学特性,Michelin轮胎试验研究表明,温度升高能导致乘用车轮胎附着力降低接近10%,影响车辆的安全性。目前,国内外学者主要关注侧偏工况下轮胎热机耦合试验现象的简单数值表达,对于载荷、速度、胎压及温度多因素强耦合复杂工况下的轮胎热机耦合力学特性机理及建模研究还不够透彻。本文针对这些问题开展实验和理论研究,揭示轮胎热机耦合力学特性机理,建立热机耦合力学特性理论模型和高精度半经验模型,并探讨其对车辆操纵稳定性影响。论文的主要研究内容和结论如下:1)建立轮胎力学特性理论模型。重点关注与轮胎温升特性密切相关的载荷、速度和胎压对轮胎力学特性的影响,在前人工作基础上,通过实验研究载荷和胎压对接地印迹半长和胎体刚度的影响规律,确定其非线性耦合描述方程,结合胎/路动态摩擦特性表达,建立轮胎复合工况力学特性理论模型,重点分析载荷和胎压耦合作用下轮胎纵滑刚度和侧偏刚度的非线性变化,在不考虑轮胎热力学效应的前提下,揭示了载荷和胎压对轮胎力学特性的耦合作用机理,为下一步建立轮胎热机耦合力学特性理论模型奠定基础。2)轮胎热机耦合力学特性理论模型研究。重点关注纵滑及侧偏工况下轮胎状态参数对轮胎温度特性的影响以及温度特性对力学特性的影响。通过分析胎面温度特性试验数据并结合轮胎温升机理,引入含变载效率因子和胎压影响因子的应变能耗散描述方程,结合随速度线性递增的胎面/环境换热系数,建立包含载荷、速度和胎压影响的物理温度模型;结合轮胎线性区力学特性以及温度对橡胶剪切模量影响,分析温度对轮胎(纵滑和侧偏)刚度特性的影响机理;结合轮胎非线性区力学特性和橡胶摩擦特性试验以及时温等效方程,研究温度和滑移速度耦合影响下的胎/路面动摩擦特性;根据理想气体状态方程分析了胎压随温度变化规律,建立胎压变化方程;联合轮胎力学特性、温度特性、橡胶材料特性和胎压特性模块,最终建立轮胎热机耦合力学特性理论模型。理论模型能够反映轮胎热机耦合力学特性机理,并为半经验模型的开发提供理论指导。3)建立轮胎热机耦合力学特性高精度半经验模型。结合Uni Tire半经验模型精度高、预测性好以及灵活的“Plug-in”动摩擦特性表达的优势,引入含“刚度衰减因子”的载荷、胎压和温度三者耦合轮胎纵滑及侧偏刚度非线性表达式,和含“温度等效因子”的温度和滑移速度耦合胎/路动摩擦特性,以及包含载荷、胎压和温度影响的曲率因子表达式,建立轮胎热机耦合力学特性高精度半经验模型,拓展了轮胎模型适用范围并提升了模型精度。4)研究轮胎热机耦合力学特性对整车操纵稳定性影响。将轮胎热机耦合力学特性实用高精度半经验模型应用于整车仿真,探究Fishhook和稳态回转工况下轮胎热机耦合力学特性对整车操纵稳定性的定性影响。轮胎热机耦合力学特性显著降低轮胎极限附着力,降低车辆能够达到的极限侧向加速度,同时车辆轮荷分布及胎压差异会与轮胎热机耦合力学特性共同作用,改变车辆动力学,影响车辆的安全性。
【图文】：

图 2.8 接地印迹半长仿真值随胎压变化 图 2.9 接地印迹半长仿真值随载荷变化无量纲垂直载荷znF 和无量纲胎压nP 表达式如下：zn z z 0 n0F F F P P P································ (2-15)考虑胎压和垂直载荷影响后，胎体纵向平移刚度刚度cxK 、侧向平移刚度cyK 、侧向弯曲刚度cbK 和扭转刚度 N 的表达式为：0000cx cx ncy cy ncb cb nnK K PK K PK K PN N P ···································· (2-16)考虑胎压和载荷影响后，轮胎纵滑及侧偏刚度表达式为：2 202 2znx t tFK a k a kP ··································(2-17)

图 2.8 接地印迹半长仿真值随胎压变化 图 2.9 接地印迹半长仿真值随载荷变化无量纲垂直载荷znF 和无量纲胎压nP 表达式如下：zn z z 0 n0F F F P P P································ (2-15)考虑胎压和垂直载荷影响后，胎体纵向平移刚度刚度cxK 、侧向平移刚度cyK 、侧向弯曲刚度cbK 和扭转刚度 N 的表达式为：0000cx cx ncy cy ncb cb nnK K PK K PK K PN N P ···································· (2-16)考虑胎压和载荷影响后，轮胎纵滑及侧偏刚度表达式为：2 202 2znx t tFK a k a kP ··································(2-17)
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.341

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;轮胎粉尘到底有没有毒[J];中国轮胎资源综合利用;2018年01期

2 史一锋;;我国轮胎工业形势分析与展望[J];橡塑技术与装备;2016年23期

3 ;2016年《轮胎工业》总目次[J];轮胎工业;2016年12期

4 高彦臣;;轮胎工业4.0理论与技术实现[J];橡塑技术与装备;2017年01期

5 ;2015年《轮胎工业》总目次[J];轮胎工业;2015年12期

6 刘成;;双星轮胎:有“智”者事竟成[J];科学之友(上半月);2017年04期

7 赵金荣;;后全球金融风暴中的轮胎工业——2011年度全球轮胎75强排行榜简析[J];世界橡胶工业;2012年01期

8 ;欧瑞康苏拉荣获轮胎工业奖[J];上海纺织科技;2011年03期

9 陈维芳;;全球轮胎工业恢复强劲[J];橡胶科技市场;2010年09期

10 邓海燕;;印度轮胎工业增长强劲 中印双方均面临更大竞争压力[J];橡胶科技市场;2009年18期

相关会议论文 前3条

1 史一锋;;我国轮胎工业形势分析与展望[A];“赛轮金宇杯”第19届中国轮胎技术研讨会论文集[C];2016年

2 夏珊珊;董云;万金方;付伟忠;厉业敏;朱旭东;;防老剂3100(DTPD)的合成研究进展[A];全国第18届有机和精细化工中间体学术交流会论文集[C];2012年

3 谈玉坤;;我国轮胎工业的现状和展望[A];全国线材深加工技术研讨会会议文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 陈维芳;轮胎：形势明朗利润看涨[N];中国化工报;2013年

2 本报记者 陈维芳;轮胎:盈利走高投资兴旺[N];中国化工报;2013年

3 本报记者 白清荣;废轮胎综合利用:山西谋下大棋局[N];中国化工报;2014年

4 通讯员 张颂 谭钦予 张磊;一枝一叶总“关”情[N];科技日报;2016年

5 孟晶　子日 (记者 孟晶);专家疾呼“快建轮胎试验场”[N];中国化工报;2009年

6 本报记者 张海燕;轮胎业准入门槛将抬高[N];中国质量报;2009年

7 本报记者 范胜利;三大轮胎巨头角逐中国[N];华夏时报;2004年

8 ;轮胎工业产业政策今年上半年出台[N];中国信息报;2005年

9 外高桥期货 施海;轮胎工业强劲增长推涨胶价[N];中国证券报;2005年

10 三木;河南：筹划大型轮胎工业园区[N];中国高新技术产业导报;2003年

相关博士学位论文 前6条

1 陈平;轮胎热机耦合力学特性及建模研究[D];吉林大学;2018年

2 崔雪红;基于深度学习的轮胎缺陷无损检测与分类技术研究[D];青岛科技大学;2018年

3 朱晟泽;基于路面宏观纹理的轮胎抗滑行为数值模拟研究[D];东南大学;2017年

4 何燕;轮胎非稳态温度场的研究[D];华中科技大学;2005年

5 黄海波;轿车轮胎非正常磨损机理及使用寿命预测研究[D];同济大学;2006年

6 任旭春;轮胎有限元分析及优化中的若干问题研究[D];清华大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 于春歌;基于解析模型的轮胎振动特性研究[D];合肥工业大学;2018年

2 应莲花;基于特征的轮胎参数化设计系统及其应力分析[D];合肥工业大学;2018年

3 咸真鹏;轮胎胶囊质量溯源系统的研究与设计[D];曲阜师范大学;2018年

4 吴学前;重型轮胎-沥青路面接触力学模型研究[D];长安大学;2018年

5 米伟;基于有限元的轮胎与路面间的摩擦仿真研究[D];长安大学;2018年

6 任彦叶;轮胎制造企业去产能生产函数模型及应用[D];太原理工大学;2018年

7 殷e，

本文编号：2702984