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本文以11.00R20全钢子午线轮胎为例,不仅介绍了轮胎从轮辋装配、充气、静态接地、稳态滚动以及非线性滚动整个分析的过程,还包括了边界条件的设定、网格的划分、计算模块间的导入及后续结果的提取,并在此基础上使用有限元方法对轮胎实际测试和行驶当中遇到的问题进行了分析和比较。 轮胎转鼓实验的模拟及其与平滑路面的比较。计算结果表明,平滑路面条件下胎面胶受到的压力与应力分布较均匀,接地面积较大,其应力整体分布与转鼓实验时轮胎的接地压力与应力分布有明显的差别。轮胎的不同带束层之间受力分布也有所不同,轮胎外侧的0度带束层受力最大,3号带束层,2号带束层受力逐渐减小,内侧的1号带束层受力最小。 子午线轮胎静态接地影响因素的分析。计算结果表明,固定胎面曲率半径和轮胎充气外直径的条件下,增大充气压力轮胎下沉量减小,胎面MISES应力有所上升,但随之导致胎面受到的接地压力增大。固定充气压力和轮胎充气外直径情况下,减小胎面曲率半径,轮胎下沉量增加,轮胎接地面积增大,胎面接地压力减小,MISES应力变小。 不同路况对轮胎稳态滚动的影响。计算结果表明,行驶面越光滑,行驶时所受到的法向应力和剪切应力最大值均有一定程度的减小。且制动和驱动时法向应力和剪切应力产生的偏移越不明显,分布越均匀。当以相同的线速度行驶时,摩擦力越小,滑移率越大,其自由滚动角速度越大,自由滚动半径也就越小。 轮胎显示非稳态滚动的分析。计算结果表明,轮胎在与直角台阶接触时胎面和带束层变形明显,应力显著上升。从整个过程轮辋的力矩输出结果来看,在滚动初始时会出现小幅振动,但随着轮胎的滚动,受到阻尼的影响,振动幅度衰减,直到轮胎与台阶发生作用再次变大。