放眼世界范围内轮胎行业的发展,国内外轮胎发展现状存在着不同忽视的差距。米其林、固特异等轮胎公司不断推出安全轮胎、缺气保用轮胎、绿色轮胎、智能轮胎等高性能轮胎和航空轮胎,国内轮胎产品-般为常规汽车胎而自主研发的航空轮胎产品更是稀少,尤其是近年来欧盟提出轮胎标签法对国内轮胎行业提出了新的挑战,因此,开发新型高性能了午线轮胎是国内轮胎行业刻不容缓的课题。现阶段将有限元技术应用于新结构轮胎开发和产品性能分析已成为轮胎行业的研究热点。本文以轮胎的骨架材料的优化设计为主要手段,以研发轻量化、低滚阻高性能汽车轮胎和耐磨、高承载性的航空轮胎为主要目标,以ABAQUS软件为主要工具展开轮胎力学性能的研究工作,争取为新型轮胎开发制造和产业化提供理论依据和技术指导。本论文开展如下几个方面的研究工作：1.基于芳纶纤维的高强度、高刚度、低密度等性能优势及其在航空轮胎上的应用,开展对芳纶纤维在汽车轮胎上应用探索。为了验证ABAQUS有限元软件在轮胎力学性能分析上应用的可行性,首先对165/75R13、185/65R14两种规格的下沉量、纵向刚度、径向刚度、横向刚度和接地印痕等力学性能参数,采用模拟和实验的方法进行对比分析,结果表明模拟数据与实验数据平均误差约为5%,验证了利用ABAQUS软件对轮胎性能进行有限元分析结果的准确可靠性。2.研究了芳纶纤维分别代替165/75R13和185/65R14两种规格轮胎的钢丝带束层和尼龙冠带层对轮胎的静载、200km/h高速自由滚动工况轮胎胶料和骨架材料的等效应力、变形、接触压力、刚度等力学性能的影响,并总结芳纶纤维在不同规格的子午线汽车轮胎上应用的相关力学性能影响规律。结果表明：芳纶纤维带束层轮胎各项力学性能参数均略优于现有轮胎,完全能满足现有轮胎的使用要求,可据此开发一种轻量化绿色轮胎。芳纶冠带层轮胎的刚度、接地性、制动性、耐磨性等力学性能都显著优于现有轮胎,并随轮胎规格的增大,力学性能优势越明显。3.以46/17R20型航空轮胎为研究对象,针对飞机着陆过程中航空轮胎胎面易磨损破坏、使用寿命低等问题,设计新型航空轮胎,包括聚酮纤维带束层航空轮胎和“双刚圈”航空轮胎。利用ABAQUS软件对比分析了静载工况、瞬态冲击工况、制动工况下,新型航空轮胎的力学性能优越性。另外,设计了三种外刚圈结构不同的“双刚圈”航空轮胎,研究了外刚圈结构对“双刚圈”航空轮胎力学性能的影响。结果表明,聚酮纤维带束层航空轮胎的承载性、耐久性、操纵性、制动性、低滚阻型均优于现有轮胎,“双刚圈”轮胎的接地性能、抓地力、耐磨性、制动摩擦力显著优于传统轮胎,并得到最优化的“双刚圈”航空轮胎结构,为研发设计耐磨、耐冲击、抗刺扎的新型航空轮胎提供理论基础。