一、轮胎滚动阻力及温度的预测(论文文献综述)
朱成伟[1](2021)在《汽车轮胎稳态滚动阻力建模及实验分析》文中提出轮胎作为汽车与路面接触的唯一部件,其力学特性直接影响汽车的动力性、操纵稳定性、乘车舒适性、安全性及燃油经济性等性能。汽车轮胎稳态滚动阻力作为轮胎力学特性之一,对汽车的燃油经济性、轮胎使用寿命、驱动制动及汽车操纵性能具有重要的影响,也是轮胎结构设计中的重点研究课题。目前,汽车轮胎稳态滚动阻力的研究主要是以室内台架实验为主,道路实验为辅,其实验方法仍依赖于大型进口实验装置和在标准工况下的分析,而轮胎滚动阻力理论模型依靠大量实验数据为基础的经验模型为指导,缺少如何通过轮胎稳态滚动阻力理论模型分析其变化规律并结合多工况实验的深入研究;轮胎滚动过程的柔性变形是产生轮胎滚动能耗的直接原因,如何通过理论模型预测轮胎滚动变形特征仍然没有得到很好的解决;开发有理论基础且易于操作实现的评价轮胎稳态滚动阻力的新方法也是亟待解决的问题;轮胎稳态滚动阻力影响因素较多,现阶段轮胎滚动阻力分析大多是以某单工况影响因素分析,缺乏综合考虑多工况轮胎稳态滚动阻力机理的深入研究;在行驶工况下的轮胎滚动能耗性能研究还存在不足,包括时间、定位角及磨损等工况;针对上述汽车轮胎稳态滚动阻力研究现存问题,本文开展理论研究、装置开发、仿真分析及试验分析与验证工作,主要研究内容如下:(1)建立了考虑轮胎任意垂向载荷压力分布、轮胎与路面滚动接触、胎体柔性变形以及轮胎滚动能耗等的轮胎柔性环变形模型,利用耗散系统的哈密尔顿原理推导了轮胎柔性环拉格朗日方程,建立了轮胎柔性环动力学方程;利用模态展开法对分布载荷轮胎柔性环变形模型降阶求解;搭建了轮胎实验模态装置,辨识分布载荷柔性环轮胎模型的各向刚度和阻尼系数等参数,该模型能表达平面内轮胎滚动变形特征及变化规律,仿真分析了载荷、速度、充气压力及切向力等多工况下的滚动轮胎径向变形和切向变形特征;(2)基于(1)中轮胎柔性环变形模型,建立了轮胎柔性环滚动阻力理论模型。推导了轮胎稳态滚动阻力中的临界阻尼和临界速度的解析表达式,建立了考虑轮胎前后接触角的滚动模型,能够预测轮胎高速行驶下的驻波现象,揭示了轮胎稳态滚动阻力随速度增加发生突变的机理,仿真分析了轮胎柔性环滚动阻力随载荷、速度及充气压力的变化规律,以及滚动轮胎前后接触角变化规律,揭示了阻尼参数对轮胎稳态滚动阻力作用机理;(3)提出了单点激励单点拾振频响函数轮胎滚柔性环模态参数辨识方法。利用轮胎柔性环模态坐标的动力学方程,建立了轮胎单自由度与多自由模态坐标动力学方程,解释系统振动迟滞阻尼产生能量损耗的机理,建立了系统粘性阻尼和结构阻尼的关系;利用半功率带宽法分析轮胎频响函数,基于应变模态法原理提出了轮胎模态损耗因子模型;搭建了基于该方法的轮胎模态测试装置,开展了单PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜传感器拾振和力锤单点激振的轮胎模态实验方法,利用该方法获快速分析轮胎稳态滚动阻力,实现快速、高效、经济的轮胎滚动阻力评价机制,证明了该方法的可行性;(4)为获取轮胎滚动过程中的真实变形特征和稳态滚动阻力实验数据以及验证轮胎柔性环滚动阻力模型的准确性,建立了轮胎胎内传感测试系统以及轮胎滚动接触印迹长度与加速度之间的解算方法;实施了搭载胎内传感测试系统的整车多工况道路实验,解决了滚动轮胎径向加速度和切向加速度与重力加速度的耦合问题;研究了多工况下轮胎接触印迹内的滚动径向和切向加速度特征,计算了轮胎滚动过程中的径向和切向变形特征以及轮胎滚动过程中能量功率分布特征,并验证了建立的轮胎柔性环变形模型的正确性;研究了轮胎稳态滚动阻力实验方法及特点,开展了转鼓式轮胎滚动阻力实验平台精度分析;研究了涵盖载荷、速度及充气压力等多工况轮胎稳态滚动阻力实验分析及验证了轮胎柔性环稳态滚动阻力模型,并建立了轮胎滚动阻力与充气压力相关经验模型,实验验证了模型;(5)开展了涉及行驶时间、定位角(侧偏角与侧倾角)及磨损等行驶工况的轮胎滚动能耗扩展工况研究;首先分析了胎面橡胶能量损耗特性,通过压缩、碰撞回弹及DMA实验分析橡胶材料的粘弹滞后性能,分析了材料能量损耗性能与轮胎滚动阻力的关系;研究了轮胎滚动阻力随时间工况的变化规律,提出了轮胎滚动阻力与转动时间有关的经验模型及轮胎温度与测试时间相关经验模型并进行了实验验证模型,具有预测轮胎滚动阻力随其变化的能力;推导了考虑轮胎侧偏角和侧倾角的轮胎滚动阻力模型,并实验验证了模型正确性;研究了磨损工况对轮胎滚动阻力的影响,定量分析了轮胎磨损与滚动阻力系数的关系。
杨福冬[2](2021)在《基于二维离散单元的轮胎热模型研究》文中认为轮胎由多种胶料与复合材料组成,在高速滚动时,由于橡胶材料具有粘弹性,而且轮胎与路面之间会相互摩擦,所以势必会造成轮胎各部分产生大量的热。累计在轮胎上的部分热量,不能够及时的消散,会导致轮胎温度的升高。轮胎温度的升高会造成各部分胶料的抗拉强度、疲劳强度和剪切强度等物理力学性能变差,这是导致轮胎疲劳损坏与耐久性降低的重要原因,所以建立能够表示轮胎温度的热模型有十分重要的意义。国内外关于轮胎热模型的建立多以有限元模型为主,有限元模型虽然能够详细的表示轮胎的温度场分布,但是有限元模型的建立需要进行十分复杂的试验来确定各种材料的热物理性质和力学性质,而且有限元模型计算量很大,存在计算缓慢的问题。本文建立了基于二维离散单元胎体的轮胎热模型,主要工作内容如下:首先介绍了Ftire轮胎模型中的热模型部分,根据该热模型的结构以及各部分传热的计算公式,分析了轮胎各部分温度变化的推导过程。接着介绍了一种基于三维离散单元的轮胎热模型Thermo Racing Tyre,分析了该热模型建立的过程以及轮胎离散单元的排列分布,同时阐明了该模型的产热和传热的计算过程。然后基于已有试验设备的结构和控制特点,制定了用于轮胎热分析的滚动阻力试验方案。首先介绍了试验中需要用到滚动阻力试验台、红外热像仪等设备,然后详细讲述了轮胎滚动阻力试验的具体步骤以及注意事项。最后细致的分析了同一条件下轮胎各部分温度变化趋势的规律,比较了各部分温度的差别,总结了影响轮胎表面温度分布的主要因素。之后结合轮胎的离散建模方法介绍了本文热模型构建的全过程,首先给出了基于二维离散单元构建的轮胎热模型的结构,之后推导了使用离散单元模型来计算轮胎各部分产热的具体公式,结合轮胎各部分的热传导关系,将该部分产热用于各离散单元的热平衡方程中,共同得出离散单元温度的计算公式,最后得出轮胎的热模型。最后介绍了轮胎热模型的参数辨识过程,首先采用轮胎高速过凸块的动态力学特性试验数据辨识轮胎离散单元模型的动态参数。之后使用轮胎滚动阻力试验中测得的轮胎表面温度来辨识轮胎热模型的各个参数。最后用参数辨识后得到的轮胎热模型进行仿真,再把仿真结果与轮胎表面温度的原始数据进行对比,来确定模型的有效性。
高学亮[3](2020)在《基于数字图像相关的汽车轮胎高速滚动力学特性研究》文中研究指明轮胎滚动变形是轮胎力学特性的重要组成部分。由刚性大位移和柔性大变形构成的轮胎滚动变形是轮胎与路面相互作用的直接结果。受轮胎高速滚动条件限制,对高速滚动轮胎力学特性的研究主要着手于高速轮胎滚动变形特性的研究。准确地测量和表达高速滚动轮胎非线性柔性大变形对揭示高速滚动轮胎力学特性、高速滚动轮胎变形机理和优化轮胎结构等方面的研究均起到了积极的推动作用。目前,滚动轮胎非线性柔性大变形在试验测量方法、测量结果稳定性、试验环境影响度和滚动变形建模等方面的研究还不够完善,尤其对高速滚动轮胎非线性柔性大变形的研究还很不充分。针对高速滚动轮胎非线性柔性大变形建模表达、全域柔性变形获取和力学特性测量中发展尚未完善的三个问题:(1)如何通过理论模型准确表达高速滚动轮胎非线性柔性大变形特性和分布规律;(2)如何通过数字图像测量方法,获取滚动轮胎全域非线性柔性大变形;(3)如何通过滚动轮胎变形数字图像,准确测量滚动轮胎接触印迹长度和滚动阻力系数;本文开展了大量的理论研究、发展分析和试验验证工作。本文主要研究内容包括:首先,本文以刚性环轮胎模型为理论框架,建立了考虑轮胎任意垂向载荷压力分布、轮胎与路面动态接触耦合作用和胎体柔性的分布载荷柔性环轮胎模型。搭建了轮胎模态试验系统,通过轮胎模态分析和频响函数带宽法,辨识分布载荷柔性环轮胎模型的切向刚度、径向刚度、抗弯刚度和各阶模态阻尼系数。在此基础上,通过分布载荷柔性环轮胎模型仿真分析,揭示了高速滚动轮胎切向非线性柔性大变形呈类正弦分布规律变化,径向非线性柔性大变形在滚动接触印迹内存在偏心分布特征。其次,将基于连续介质力学理论的绝对节点坐标公式引入到数字图像相关测量中,提出了一种适应于滚动轮胎非线性柔性大变形的改进的数字图像测量方法。该方法具有全域、非接触、易于实现和测量结果稳定特点,有效地解决了滚动轮胎内传感测量方法中存在的不足。通过开发的单目胎面橡胶块扭转变形测量装置,捕捉胎面橡胶块连续扭转变形数字图像,采用灰度直方图、相关系数和相对熵相结合的方法综合评价扭转变形数字图像质量。分别通过数字图像处理和试验测量方法获得了胎面橡胶块扭转非线性大变形特征和演变过程,验证了改进的数字图像相关方法的有效性,确定了胎面橡胶块粘滑状态切换点,揭示了扭转角速度对标记点运动轨迹形态的影响机理,扭转角速度越大,标记点迟滞现象越明显,标记点滞回圈面积越大。在此基础上,通过改进的数字图像相关方法,获取了胎面橡胶块分析区域全域相对应变率分布云图,进而更加清晰的揭示了胎面橡胶块全域扭转变形分布的演变机理和影响机理。然后,搭建了基于优化的图像相关方法的高速滚动轮胎双目视觉测量系统,相继完成了高速双目视觉测量系统立体标定、轮胎表面随机散斑纹理创建和滚动轮胎数字图像质量分析。通过改进的数字图像相关和立体匹配计算方法,对高速滚动轮胎变形散斑数字图像序列处理分析,获取高速滚动轮胎分析区域内单点相对耦合位移和全域非线性柔性大变形分布特征及动态变化规律。在全局绝对节点广义坐标下,提出了一种改进数字图像相关的相对耦合位移解算模型,通过该模型计算高速滚动轮胎变形图像子集网格节点的相对位置变换旋转矩阵和平移矩阵,进而辨识并分离高速滚动轮胎相对耦合位移中的刚体位移和柔性变形,进一步揭示和分析了标记点相对耦合位移、相对刚性位移、相对柔性大变形的变化特征和分析区域全域相对非线性柔性大变形云图分布形态及动态变化规律。在此基础上,研究了载荷、胎压和速度对高速滚动轮胎非线性柔性大变形分布特征的影响。经试验验证分布载荷柔性环轮胎模型能够准确表达高速滚动轮胎非线性柔性大变形特征和分布规律。最后,提出了一种基于数字图像相关的滚动轮胎力学观测方法。通过数字图像处理方法获取标记点相对柔性X向、Z向和剪切应变率分布,在此基础上计算标记点相对柔性主应变率分布。通过辨识标记点相对柔性主应变率突变特征,确定滚动轮胎时变接触印迹长度瞬时端点位置,实现了基于数字图像的滚动轮胎时变接触印迹长度解算。在滚动轮胎接触印迹内,通过分析时变接触印迹长度方向上的标记点相对柔性主应变率分布,计算滚动轮胎接触印迹端点相对于接触印迹理论中心的应变率面积差,在此基础上解算滚动轮胎动态径向偏距。通过标记点相对柔性变形和分析区域全域变形云图分布,更加清晰地揭示了轮胎高速滚动过程中接触印迹区内滚动轮胎变形的演变过程和滚动阻力产生的滞后(偏距)机理。通过辨识滚动轮胎接触印迹内相对柔性变形极大值点,结合极值点相对耦合位移分布,解算滚动轮胎动态接触半径。通过滚动轮胎动态径向偏距和滚动轮胎动态接触半径,获取轮胎滚动阻力系数。经试验验证基于滚动轮胎变形数字图像的滚动阻力系数测量方法是一种可行、稳定并易于实现的非接触测量方法。本文主要创新点包括:(1)建立了适用于轮胎高速滚动力学分析的分布载荷柔性环轮胎模型。该模型综合考虑了轮胎任意垂向载荷压力分布、轮胎与路面接触关系和胎体柔性等因素,准确表达了高速滚动轮胎接触印迹内柔性变形特征及分布规律,也为基于数字图像相关的轮胎滚动力学全域观测提供了理论依据;(2)提出了一种改进数字图像相关法的相对耦合位移解算模型。针对滚动轮胎变形数字图像子集节点的相对耦合位移特征(刚体大位移与柔体大变形叠加),在绝对节点坐标下,通过该模型辨识相对耦合位移中的相对柔性大变形,解决了高速滚动轮胎非线性柔性大变形全域测量与辨识问题,进一步扩大了数字图像相关法适用范围;(3)揭示并分析了高速滚动轮胎全域相对非线性柔性大变形的分布特征及影响机理。在恒载荷变胎压作用下,随着胎压的增大,滚动轮胎相对柔性大变形呈递减趋势变化,而在恒胎压变载荷下,随着载荷的增大,滚动轮胎相对柔性大变形呈递增趋势变化。由滚动轮胎相对全域柔性大变形分布云图可得,在滚动轮胎周期更迭处,低速下相对全域柔性大变形呈均匀相间分布,高速下相对全域柔性大变形呈局部区域集中分布。(4)提出了一种基于数字图像相关的滚动轮胎力学观测方法。该方法基于双目数字图像计算获取滚动轮胎标记点刚体位移和柔体形变,并由标记点的变形分布解算滚动轮胎接触印迹长度和滚动阻力系数等力学状态指标。基于该方法成功实现了标记点印迹全域范围法向(Z向)变形分布物理观测,基于该分布不仅实现了滚动阻力和印迹长度的精确测量,也更清晰展示了轮胎滚动过程中印迹区内轮胎变形、应变的演变过程和滚动阻力产生的滞后(偏距)机理。这为轮胎滚动力学机理分析和轮胎减阻优化设计提供了更直接的评价手段,同时也为新一代智能轮胎胎内传感器的力学解算提供了数据支持。
喻康颖[4](2020)在《轮胎滚动阻力与抓地性能矛盾机理及协同提升方法研究》文中认为欧盟等国出台的轮胎标签法以及我国提出的《绿色轮胎技术规范》均对轮胎滚动阻力、抓地等性能提出了更高更全面的要求,然而这些性能之间存在不同程度的不相容性。因此,突破性能之间不相容性是发展绿色轮胎的关键技术。本文选取十条不同胎面花纹的205/55R16型子午线轮胎作为研究对象,为获取轮胎的静态接地特性,一方面,利用Tekscan压力测试系统获取了轮胎静态接地印痕的几何特征和压力分布;另一方面,利用VIC-3D非接触全场应变测试系统获取了垂直载荷作用下轮胎接地区域的胎面变形分布。通过对接地区细化分区,并定义了描述各分区接地特性的接地特性参数,构建了表达轮胎接地几何、压力和变形特性的评价参数体系。采用相关分析方法筛选出和轮胎滚动阻力、抓地性能显着相关的接地特性参数,分析了这些参数对两性能的影响。从接地区胎面变形的角度揭示了滚动阻力和抓地性能的矛盾机理,研究表明,提升轮胎的抓地性能需要降低接地区胎面的横向拉伸应变,增加胎面的纵向拉伸应变;然而,随着胎面纵向拉伸应变的增加轮胎滚动阻力也会增加,这是导致上述两性能间矛盾的成因。利用偏最小二乘回归法对轮胎滚动阻力系数和制动距离与接地特性参数之间的关系进行回归分析,提出了一种基于接地特性参数的轮胎滚动阻力和抓地性能评价方法。由于通过相关分析所筛选出的接地特性参数间具有相关性,即参数中存在重复表达量。为简化回归模型,采用Bootstrap重抽样法对回归系数进行显着性检验,筛选出对性能有显着解释作用的接地特性参数,并辨识出上述两性能的胎面功能区域。建立了205/55R16型复杂花纹轮胎有限元模型,通过静态接地印痕试验和轮胎刚度试验验证了有限元模型的有效性。利用前面得到的接地特性参数对轮胎滚动阻力和抓地性能的影响规律,进行了胎面的改形设计,有限元分析结果表明,利用接地特性参数评价轮胎滚动阻力和抓地性能具有普适性。为解决轮胎滚动阻力和抓地性能之间的矛盾,提出对胎面进行区域化设计,并设计了胎面和花纹结构的优化设计方案,有限元分析结果表明,相对于原始方案优化后轮胎滚动阻力降低了2.633N、抓地力提升了6.428N。此外,针对两性能的胎面矛盾区域,开展了外胎肩区横向沟槽数目和宽度对滚动阻力和抓地性能影响的有限元分析,提出在外胎肩区域采用沟槽中间较窄而两端较宽的凹型横向沟槽结构设计,有限元分析结果表明,相对于原始方案其滚动阻力降低了2.112N,抓地力提升了10.196N,实现了滚动阻力和抓地性能的协同提升。
田立勇[5](2020)在《具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的制备及其与橡胶复合性能的研究》文中研究指明纺织纤维增强橡胶基体复合材料广泛应用于传动带、输送带、轮胎以及胶管等工业橡胶制品中,其中以轮胎制品最为常见。轮胎远比本身看上去复杂的多,整体上轮胎可以视作骨架增强材料和橡胶基体组合的有机体,骨架材料作为轮胎的受力部件承受着外界各种作用力和维持轮胎在运行过程中的尺寸稳定性和安全性能;橡胶基体起到保护骨架材料和传递外力的作用。单一纤维帘线材料因自身或性能或价格的劣势,无法实现满足多层次的需求,复合纤维帘线结合了不同组分纤维的性能特征,实现材料功能和效应的最优化。本课题通过对高模低缩聚酯纤维的形态结构和大分子链排列进行设计获得一种具有尼龙特征的新型聚酯基纤维帘线,在小变形区域具有常规聚酯帘线高模量高尺寸稳定性的特点,同时在大变形区域内具有尼龙帘线高断裂伸长率高耐疲劳性能的特点,赋予新型聚酯帘线具有两种纤维帘线的复合性能。主要研究内容和结论如下:高模低缩聚酯纤维在高速纺丝成型过程中,纤维聚集态结构的形成和发展演变对纤维的热力学性能起到决定性作用。采用广角X射线衍射仪(WAXD),小角X射线散射仪(SAXS),动态力学分析仪(DMA),差示扫描量热分析仪(DSC)和Instron力学测试仪等表征方法对聚酯纤维在成型纺丝线上聚集态结构和热力学性能的演变进行了研究,结果表明:聚酯纤维熔融纺丝成型过程中,纤维大分子链在温度场和应力场作用下沿着纤维轴向取向排列,纤维形成结晶,纤维内部结构由低序态向高序态转变。未牵伸丝在气流阻力和惯性力作用下,初步形成结晶结构,未牵伸丝在后序进一步的牵伸和热作用下,纤维大分子链的取向进一步增加,纤维结晶结构逐步完善,结晶度增加,同时晶粒和大分子链间的缠结点起到物理连接点作用形成稳定的网状结构,纤维的强度和模量增加的同时纤维样品的热收缩明显下降;拉伸后的样品经过热定形处理,在进一步提高纤维样品的热稳定性的同时,由于纤维在成型过程中已经形成稳定的网络结构,纤维的模量和断裂强度并没有出现明显的下降。聚酯纤维在纺丝线上形成的特殊聚集态结构,赋予了聚酯纤维具有高模量高强度和低热收缩的特点。在对高模低缩聚酯纤维纺丝成型过程研究的基础上,获得一种性能更为优异的新型高模低缩聚酯纤维,并对该新型聚酯纤维的形态结构和浸胶后整理过程进行研究和实验设计(DOE),进而制备出一种具有尼龙特征的新型聚酯基帘线(简称新型聚酯帘线)。纤维帘线的捻度不仅可以改善纤维之间的抱合性能,对纤维帘线的断裂强度和断裂伸长率有重要影响,同时对纤维帘线的耐疲劳性能以及与橡胶基体的粘合性能也有显着的作用。聚酯纤维表面极性基团较少与橡胶基体粘合性能较差,需要进行“二浴”浸胶后整理,在浸胶后整理过程中,聚酯帘线可以获得与橡胶基体良好的粘合性能,同时聚酯纤维在温度场和应力场作用下,纤维内部结晶结构进行重组获得更为稳定的结晶,通过控制纤维大分子链的取向排列,赋予新型聚酯帘线具备尼龙帘线的特征。对具有尼龙特征的新型聚酯帘线静态力学性能和与橡胶基体的静态粘合性能进行探讨,研究表明:具有尼龙特征的新型聚酯基帘线66.6 N的定负荷伸长(模量)和尺寸稳定性指数(DSI)介于常规聚酯帘线和尼龙帘线之间;断裂伸长率为21.7%远高于常规聚酯帘线的16.2%,略低于尼龙帘线的断裂伸长率(约为23.5%),高模量高尺寸稳定性有利于轮胎的操控性能,而高伸长率可以提高轮胎的抗冲击性能,新型聚酯帘线结合了常规聚酯帘线和尼龙帘线的优势性能。新型聚酯帘线和常规聚酯帘线都是聚酯基帘线,因此两者具有同等水平的橡胶基体粘合性能;在常规硫化条件下,具有尼龙特征的新型聚酯基帘线与尼龙帘线具体同等水平的粘合力,在高温条件下,其粘合力低于尼龙帘线,这是由于材料本身特性所决定的,但都能满足实际需求。纤维帘线作为轮胎的骨架材料,承受着周期性交变应力,纤维帘线的动态性能更能反映实际应用状态。研究表明:具有尼龙特征的新型聚酯基帘线动态复合模量和不同温度下的动态尺寸稳定性指数均介于常规聚酯帘线和尼龙帘线之间,这与其静态性能具有相同趋势。动态圆盘疲劳实验显示在压缩率为25%之前,具有尼龙特征的新型聚酯基帘线和常规聚酯帘线以及尼龙6帘线三者的耐疲劳性能相接近,但在超过此压缩率后,常规聚酯帘线的耐疲劳性能急剧下降,而具有尼龙特征的新型聚酯基帘线与尼龙6帘线的耐疲劳性能相接近;同时该实验也表明提高纤维帘线的捻度有利于提高其动态耐疲劳性能。动态曲挠疲劳实验显示在样品表面温度为85℃之前,具有尼龙特征的新型聚酯基帘线和尼龙6帘线的动态粘合性能相接近,但超过此温度后,其动态粘合性能低于尼龙6参照帘线,这与其静态粘合性能研究相一致。最后,通过摩托车轮胎和全地形(ATV)轮胎实验对具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的性能进行验证,采用尼龙帘线作为对照试验,研究表明:具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的高模量高尺寸稳定性特点赋予轮胎具有较好的操控性能,同时有利于降低摩托车轮胎的滚动阻力,降低对燃料的损耗,促进轮胎的环保绿色发展。
冉茂平[6](2019)在《基于包络轮廓的沥青路表纹理表征及路用性能研究》文中研究指明沥青路面抗滑性能直接影响道路行车安全,一直是道路学科研究的热点与难点。轮胎与路面真实接触特性、路面表面纹理的全面表征则是研究路面抗滑问题、降低胎-路滚动阻力的关键所在。受沥青路面表面纹理特性复杂性及测量技术的限制,路面表面纹理的全面表征复杂且困难,同时由于胎-路接触特性受轮胎与路面共同作用的影响,常见的仿真模型难以同时考虑轮胎与路面特性,胎-路真实接触特性难以分析,导致路面抗滑性能分析中较少考虑胎-路真实接触特性这一重要因素的影响,同时国内外从路面特性角度开展胎-路滚动阻力的研究尚处于起步阶段。论文针对目前路面纹理表征、路用性能研究中的不足,采用激光视觉测量技术,运用概率统计分析理论、多尺度表征理论对路表纹理特性进行全面表征,并建立了沥青路面表面纹理多尺度表征参数指标体系;深入分析胎-路接触机理,计算反映轮胎与路面真实接触状态的包络轮廓;最后结合包络轮廓开展了路面纹理与路面抗滑性能、胎-路滚动阻力的关系研究。论文采用激光视觉测量技术,分别对沥青路面表面纹理的二维轮廓与三维形貌进行了高精度测量。运用概率统计分析、分形理论及功率谱分析方法,从二维与三维角度分别对沥青路面表面纹理进行全面表征,同时建立了不同维度下沥青路面表面纹理表征参数指标体系。最后结合实例,计算了沥青路面表面纹理的部分二维、三维表征指标、表面纹理构造水平(三分之一倍频程谱)与分段变维分形维数,验证了沥青路面表面纹理的频谱特性与多尺度特性。为了研究胎-路真实接触特性及其量化表征,本文深入分析了胎-路接触机理与模型,提出利用包络轮廓来反映轮胎与路面的真实接触特性,详细介绍了Von Meier包络轮廓计算模型与印痕包络轮廓计算模型,并对印痕包络轮廓计算模型进行了改进。通过计算表面纹理参数指标平均断面深度MPD、宏观纹理倍频程指数LMa、粗大纹理倍频程指数LMe对包络轮廓与初始轮廓进行了对比分析,为胎-路接触特性的研究提供了新的研究思路。为了研究基于路面纹理的抗滑摩擦性能预测方法,论文首先计算了路表纹理的构造水平谱,通过研究路表纹理构造水平谱能量变化量与摩擦系数的相关性,提出了基于摩擦系数的路表纹理特征波确定方法,研究了特征波构造水平指数与摩擦系数的相关性;在包络轮廓的基础上,借助胎-路接触应力经验模型,计算了胎-路接触应力,统计分析了胎-路接触应力分布特性,提出了应力分布特征值指标,分析了应力分布特征值与路面摩擦系数的相关性,提出了基于应力分布特征值的路面摩擦系数预测方法。为了分析路面纹理特性对胎-路滚动阻力的影响,论文首先分析了胎-路滚动阻力的影响因素,介绍了胎-路滚动阻力室外测量方法与设备,最后分析了路表粗大纹理倍频程指数LMe、宏观纹理倍频程指数LMa、MPD值与滚动阻力系数之间的相关性,并基于包络轮廓研究了胎-路接触特性对胎-路滚动阻力的影响。
张竞楠[7](2019)在《轮胎胎面磨耗仿真分析及磨耗特性的研究》文中研究说明轮胎是汽车与路面接触的唯一部件,承受着整车质量以及地面对车身的冲击,直接影响汽车的动力性、安全性和可靠性等性能。耐磨性作为轮胎性能的重要指标,直接制约着轮胎的使用寿命。轮胎橡胶磨耗性能的影响因素有很多,而轮胎滞后生热通过改变温度和胎压这两个因素影响轮胎磨耗性能,因此研究滞后生热对轮胎胎面磨耗性能影响的研究具有重要意义。本文以195/55 R15 85H子午线轮胎为研究对象,采用理论分析、数值求解以及有限元法研究了轮胎滞后生热引起的胎压变化对胎面磨耗性能的影响。首先研究负荷、角度、速度、温度和胎面胶配方这五个因素对橡胶材料磨耗性能的影响,经过分析得到了轮胎磨耗性能影响因素以及各因素间的关系:角度对磨耗性能影响最大;负荷的影响次之;速度对磨耗性能的影响主要是通过温度来体现,温度对橡胶材料影响机理最为复杂;胶料配方主要是通过影响橡胶的力学性能来影响橡胶材料和轮胎的磨耗性能。其次,通过对轮胎生热机理和轮胎滚动阻力机理的深入研究,得到轮胎滞后生热计算公式;再经过分析轮胎滞后生热与轮胎温度之间的关系,得到轮胎粘弹滞后损失与温度之间存在四次函数的关系;然后根据热力学定律中温度和气压的关系,探究得到轮胎滞后损失与胎压之间的函数关系;最后在分析胎压对轮胎磨耗量影响的基础上建立轮胎滞后损失引起的胎压变化对轮胎胎面磨耗量影响的预测模型。然后,根据195/55R15 85H子午线轮胎的实际尺寸和参数建立精确的有限元模型;选用了 Yeoh模型来表征橡胶材料的力学性能,选择加强筋模型来表征轮胎骨架材料的力学特性,并对轮胎各部分材料模型的参数进行计算求解,准确确定加强筋单元的材料参数;最后建立了轮胎平面轴对称有限元模型和轮胎三维有限元模型,并对充入0.24MPa空气压力后的轮胎二维和三维有限元模型位移变化与实际情况进行比较,比较结果进一步证明建立的有限元模型是有效的。最后,提出一种考虑磨耗过程历史依赖性以及方向性的全新磨耗模型,并根据提出的磨耗模型在ABAQUS有限元软件中对轮胎分别以80km/h、100km/h、120km/h的速度行驶10000km后的胎面磨耗量进行计算;然后将仿真结果与建立的预测模型的预测结果进行比较分析。对比结果显示:预测模型计算得到的磨耗量与仿真结果相近,误差为10.46%,证明建立的预测模型是有效的。进而可以得出建立的预测模型对预测轮胎胎面磨耗量具有重要意义。
李昭[8](2019)在《高性能载重子午线轮胎设计与制备技术研究》文中指出随着各国政府对轮胎综合性能不断出台的法律法规要求,单纯强调高里程、耐超载的普通载重子午线轮胎已经越来越不适应社会发展的需求。如何能够设计更高里程、更安全、更节油的高性能载重子午线轮胎是一个非常值得投入研究力量的领域。本研究关注载重子午线轮胎基本设计元素对关键性能的影响机理,借助有限元仿真分析方法优化轮胎带束层结构、胎冠弧高度、花纹深度等结构设计,结合实验设计(DOE)方法优化橡胶体系、填料体系和硫化体系等配方设计,并研究层状硅酸盐和针状硅酸盐等新材料在轮胎胎面、气密层、胎圈填充胶中的应用。通过对结构、花纹、配方、材料等多方面优化,以期实现载重子午线轮胎的高性能化设计要求。本文第一部分重点关注载重子午线轮胎的静特性(外缘尺寸、静负荷、接地印痕/压力分布)和动特性(滚动阻力和磨耗性能)的仿真分析方法,具体包括:首先是结合所要求的工况条件,完成载重子午线轮胎可靠的有限元仿真模型的建立;其次是轮胎静态特性和动态特性分析方法的准确建立;最后是对比分析轮胎结构(带束层结构、胎冠弧高度和花纹深度)变化对上述轮胎静态和动态特性的影响,并结合轮胎成品实测结果分析有关变量影响的内在原因。研究结果表明:零度带束层结构在滚动阻力方面有独特的优势,但不利于均匀磨耗。零度带束层结构在胎肩部位有较强的刚性,但会影响行驶过程中的舒适性,因此单层的零度带束层结构可以起到一定的折中作用,交叉带束层结构的优势在于均匀磨耗和舒适性。对于胎冠弧而言,随着胎冠弧区域趋于平缓,轮胎的接地印痕面积会有所增加,同时轮胎的接地长轴和接地系数会有所降低。胎冠弧结构对滚动阻力影响较小,但随着胎冠弧高度的减小,磨耗性能会有较大提升。降低花纹深度会相应降低滚动阻力,但也会降低轮胎磨耗寿命。从仿真分析的结果来看,对恶劣行驶条件下易产生畸形磨损问题的轮胎而言,浅花纹深度不失为一种兼顾磨耗和滚动阻力的设计优化方式。本文第二部分采用DOE方法对载重子午线轮胎胎面配方(橡胶体系、填料体系及硫化体系)进行研究。首先基于混料设计方案,明晰了天然橡胶、丁二烯橡胶和丁苯橡胶三元共混体系对载重子午线轮胎胎面胶性能的影响规律,统计得出各性能值与橡胶用量关系的回归方程式,并绘制出胎面各性能值的等值线图,为橡胶体系的配方设计提供数据支撑。其次,研究了六种炭黑类型及与白炭黑并用对轮胎胎面胶性能的影响,发现N121和N234炭黑的综合性能较好,进一步研究这两种炭黑用量及N234并用不同份数白炭黑对胎面性能的影响,建立了各项性能值与填料用量关系的回归方程式,发现胶料的扯断伸长率、邵氏硬度、弹回率和磨耗等性能跟填料用量有很好的线性相关性。最后,采用三因子两水平的设计方案研究了炭黑用量、硫磺用量和促进剂用量对胎面各项性能的影响规律,结果发现扯断伸长率、邵氏硬度、弹回率、切割量、滚动阻力与三因子的回归结果较好,此部分研究可对实际配方设计给予很好的指导。本文第三部分重点关注层状硅酸盐在胎面、气密层,针状硅酸盐在胎圈填充胶中的应用,并进行了实际轮胎的试制和测试,以期为新材料在轮胎中的应用提供行之有效的路线和方案。研究结果表明:通过层状硅酸盐预改性方法实现层状硅酸盐在溴化丁基橡胶中均匀的纳米分散,层状硅酸盐与炭黑形成互穿网络结构,与橡胶分子链的作用力强,层状硅酸盐能够沿着受力方向取向并诱导分子链取向,延长气体扩散路径,提高溴化丁基橡胶的气密性能,提升幅度最高可达25.7%。层状硅酸盐补强的载重子午线轮胎胎面胶料具有显着的增强效果,定伸应力、硬度和撕裂强度提升,耐磨耗,抗切割性能优异。层状硅酸盐成品轮胎高速、耐久测试良好,轮胎路试表现出优异的抗崩花掉性能,并能有效的防止花纹沟底裂问题。针状硅酸盐补强的胎圈填充胶定伸高、硬度大、撕裂强度优,经过成品轮胎的耐久性能测试,采用针状硅酸盐补强胶料作为轮胎胎圈填充胶试制的轮胎比现用轮胎的耐久寿命提高67.6%,能够显着提高轮胎的使用寿命。
朱明敏[9](2019)在《机械弹性安全车轮热力学分析及其关键问题研究》文中研究指明轮胎是整车系统与路面之间接触并产生相互作用的唯一媒介,在实际工作过程中表现出明显的热机耦合力学特性,影响着整车系统的操纵稳定性、行驶安全性及乘坐舒适性等。然而,装配传统充气轮胎的车辆在行驶过程中往往存在爆鼓、爆胎、泄气以及胎压不稳等安全隐患,严重的会导致轮胎失火、燃烧以及爆炸等危险情况的发生,极易造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,安全轮胎的研发与推广逐渐成为轮胎生产商及研发机构关注的焦点。本文所研究的机械弹性安全车轮是一种采用悬毂-铰链式结构的新型非充气型安全轮胎,它在保证较高承载效率的同时,还能够有效解决非周期性载荷冲击下的车辆行驶安全性、可靠性等问题。本文通过理论分析、数值模拟并结合试验的方法对机械弹性安全车轮热力学性能的若干关键问题进行了较为深入的研究工作,为车轮的综合力学性能研究及其结构优化设计提供指导。主要研究内容包括以下几个方面:1.分析了机械弹性安全车轮的结构组成、工作原理、承载及接地特性;通过对车轮在稳态滚动工况下生热、传热机理的分析研究,建立了考虑复合传热因素影响的机械弹性安全车轮传热模型;基于能量守恒定律,建立车轮滚动状态表面温度预测的理论模型,并通过测温试验验证所建理论模型在预测不同工况下车轮胎面、胎侧表面温度方面具有较高的可靠性;2.在机械弹性安全车轮纯纵滑/侧偏理论模型的基础上,基于刷子理论模型,建立了不考虑热效应影响的车轮纵滑-侧偏复合工况的力学特性理论模型,并通过试验对所建模型在表达车轮复合工况下关键力学特性方面的能力与可靠性进行了验证。之后,分析了与车轮温升密切相关的载荷、速度、动摩擦系数等因素对复合工况车轮力学特性的影响,为研究机械弹性安全车轮热机耦合力学特性理论模型奠定基础;3.建立了包含温升模型、材料特性模型、滑移速度与温升效应影响的摩擦模型、力学特性模型四种模型耦合影响的车轮热机耦合力学特性理论模型;对车轮在纵滑、侧偏及其复合工况下的热机耦合力学特性进行仿真计算与分析,证明了该模型能更加准确地预测复合工况下车轮的力学特性及其温升特性;4.机械弹性安全车轮热机耦合有限元建模与分析。利用非线性有限元分析软件,建立了机械弹性安全车轮热机耦合的有限元模型,进行了车轮稳态温度场及其影响因素的有限元分析研究;利用有限元分析软件的用户子程序,实现了将机械弹性安全车轮传热模型、摩擦模型与有限元模型相结合的过程,进行了热机摩耦合效应对车轮在稳态滚动侧偏工况下的侧偏特性研究,分析了热效应及摩擦特性对车轮侧向力、回正力矩等的影响;5.机械弹性安全车轮热模态分析及试验研究。基于0轮Timoshenko曲梁模型,建立了热效应影响下的车轮热应力控制方程以及热模态的理论模型。采用有限元法对机械弹性安全车轮进行了冷-热模态的仿真分析;基于试验模态的分析理论,建立车轮模态试验系统,并进行了车轮的热模态试验;将试验与有限元分析所得车轮在热状态下的振型与固有频率的结果进行对比,证明了有限元模型的可靠性以及热模态试验方法的可行性;进一步分析了温度变化对车轮结构固有振动特性的影响。
李凡珠[10](2017)在《天然橡胶纳米复合材料的疲劳失效和滞后温升性能热力耦合的模拟研究》文中研究说明橡胶作为一种战略物资和重要的工程材料被广泛地应用于轮胎、输送带、减振支座等处于动态工况的制品中。橡胶材料的粘弹性特征使其在动态工况作用下出现弹性储能和粘性耗散两大响应。弹性储能响应促使橡胶内部的原始微裂纹,或称为裂纹前兆体,不断扩展直至材料破坏,即材料出现疲劳失效问题;粘性耗散响应促使橡胶将部分外部做功耗散为热,即材料出现滞后温升问题,上升的温度反过来影响材料的力学和热学属性,即热力耦合问题。疲劳失效和滞后温升是橡胶材料面临的两大复杂问题。而橡胶纳米复合材料因其多尺度多层次的复杂相互作用使得传统的实验方法难以建立材料性能和外部工况与最终橡胶制品间的定量关系,且实验测试和表征手段具有周期长,成本高等不足。相比之下,有限元分析法是研究橡胶疲劳失效和滞后温升问题的有效手段,该方法可为橡胶材料及其制品的设计提供前期指导。其中,橡胶材料可靠的本构方程是获取高精度有限元计算结果的关键因素之一。基于上述研究背景,本论文采用有限元模拟方法围绕天然橡胶纳米复合材料的疲劳失效与滞后温升问题开展了深入细致的研究。(1)从应力应变实验数据和超弹性本构方程两个角度出发,以圆柱型天然橡胶试样的单轴压缩变形分析为例,系统地总结有限元分析中炭黑填充天然橡胶材料超弹性本构方程的选取方法以及各个方程的拟合精度。对于采用的应力应变实验数据来说:仅采用单轴拉伸(UT)实验数据拟合本构方程时,不能单纯依赖拟合精度判断本构方程的优劣;同时采用UT,平面拉伸(PT)和等双轴拉伸(ET)实验数据拟合本构方程时,其整体计算精度大幅度提升,且可依据拟合精度判断超弹性本构方程的优劣。对于选用的超弹性本构方程而言,若提供UT,PT和ET实验数据,宜选用拟合精度高的ONi,PNi,VdW,Marlow等方程;而在仅有单轴拉伸数据的情况下,选用RPNi,AB,Marlow等方程较好,不要选用拟合精度高的ONi和PN2方程。通过实心橡胶轮胎的压缩变形分析和平面拉伸橡胶试样裂纹尖端J积分计算结果与撕裂能实验数据对比分析,进一步指出采用UT,PT和ET实验数据拟合超弹性本构方程的必要性。而对于橡胶材料准静态循环加载的力学本构方程分析,Marlow方程对加载段的应力应变曲线拟合效果最好,Mullins方程可用于描述大应变时卸载段的应力应变曲线,而将Marlow方程与Mullins方程以及塑性变形模型相结合,可以精确地描述橡胶材料循环加载的应力应变曲线及永久变形行为。该工作对于橡胶材料及其制品有限元设计前期的材料参数确定奠定基础。(2)基于橡胶疲劳裂纹扩展理论实现哑铃型圆柱天然橡胶试件单轴加载条件下的疲劳寿命的有限元计算。通过Thomas模型和Mars-Fatemi模型分别研究完全松弛加载和非完全松弛加载条件下的橡胶材料疲劳寿命,计算结果包括材料首先发生破坏的位置,疲劳寿命以及裂纹扩展平面的法向角度。利用Python语言编写算法实现对数疲劳寿命和裂纹扩展平面法向角的结果可视化。提出通过疲劳寿命(S-N)数据而非疲劳裂纹扩展速率-撕裂能(da/dN-T)数据计算Thomas模型的幂律指数(F)与载荷比(R)的关系,结果表明在0<R<0.3时,F与R呈二次或三次函数关系。提出基于S-N数据和迭代算法反推橡胶材料内部裂纹前兆体的尺寸大小,定量地指出疲劳寿命数据的波动性源于材料内部缺陷尺寸的不均一性。不论是完全松弛加载还是非完全松弛加载条件,分析中的天然橡胶纳米复合材料的裂纹前兆体的平均尺寸均处于30至40微米之间,证明出Mars-Fatemi模型可有效地描述不同载荷比下应变诱导结晶行为对于疲劳寿命的影响。该工作对于理解疲劳破坏机理和指导设计高疲劳寿命橡胶材料及制品提供了研究方法和手段。(3)基于热力耦合分析法和橡胶材料的非线性粘弹性理论,编写出计算圆柱型天然橡胶试件在动态工况下滞后温升的精确算法。热力耦合分析法包括变形分析,热源分析和热传递分析三个模块。变形分析中,通过UT,PT和ET数据确定可靠地超弹性本构方程;热源分析中,通过修正Kraus方程和线性插值法建立损耗模量与温度,应变和频率的函数关系;热传递分析中,基于实验数据分别建立导热系数和比热容与温度的依赖关系,同时采用高精度的动态力学测试仪追踪橡胶试件表面和内部的温度历史,以验证瞬态温升曲线的有限元计算结果。系统提出蠕变效应和动态模量软化效应对橡胶材料滞后温升的影响和机理,并指出动态模量软化效应对于橡胶材料滞后温升分析是必要的。基于上述算法,通过参数化数值实验进一步研究比热容,导热系数和滞后因子等材料参数对于滞后温升行为的影响。结果发现比热容越低,橡胶试件表面和芯部温度的升降温速率越快,但比热容并不影响最终的平衡温度;导热系数越高,芯部温度越低,表面温度越高,内外部温差降低,橡胶试件的温度分布更加均匀;表面和芯部温度与滞后因子(tan δ)呈线性递增关系,tan δ值每升高0.01,芯部和表面温度分别升高6.9℃和3.1℃。(4)基于热力耦合分析法和非线性粘弹性理论编写出可预测实心橡胶轮胎在不同压缩位移和转速条件下的瞬态温升和滚动阻力的算法。通过轮胎和地面的接触分析提取轮胎滚动一周的主应变值,应变幅值设为三种主应变平均值的一半,采用100阶傅里叶正弦级数对应变幅值数据实现精确拟合。提出采用二维轴对称几何模型预测三维实心轮胎滚动阻力和瞬态温升分布的有效方法,并采用橡胶材料滚动阻力测试仪验证有限元分析结果的可靠性。结果表明瞬态温度随转速和压缩位移的增加均呈上升趋势,滚动阻力随加载位移增加而增加,却随转速加快而下降。同样利用参数化数值实验定量研究导热系数对轮胎稳态温升量的影响,以及损耗因子对稳态温升和滚动阻力的影响。结果表明导热系数越高,芯部稳态温升量越低而表面稳态温升量变化不大;tan δ值增加,表面和芯部稳态温升量以及滚动阻力均呈线性增长趋势。tan δ每增加0.01,表面和芯部稳态温升量以及滚动阻力值分别升高2.5℃,4.6℃和0.6N。本研究可对节油安全高性能轮胎及其所用的橡胶纳米复合材料的设计提供重要参考。
二、轮胎滚动阻力及温度的预测(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、轮胎滚动阻力及温度的预测(论文提纲范文)
(1)汽车轮胎稳态滚动阻力建模及实验分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 相关研究发展历程和研究现状 |
1.2.1 汽车轮胎稳态滚动阻力建模研究现状 |
1.2.2 汽车轮胎滚动阻尼特性研究现状 |
1.2.3 汽车轮胎稳态滚动阻力实验方法现状 |
1.3 论文主要研究内容和结构 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 论文研究技术路线 |
第2章 轮胎柔性环稳态滚动阻力建模 |
2.1 引言 |
2.2 轮胎稳态滚动阻力机理 |
2.3 轮胎柔性环变形建模 |
2.3.1 轮胎柔性环坐标系建立 |
2.3.2 轮胎柔性环变形函数推导 |
2.4 轮胎柔性环模型动力学方程建立 |
2.4.1 环模型弹性势能表达推导 |
2.4.2 环模型动能表达推导 |
2.4.3 环模型耗散能表达推导 |
2.4.4 环模型外力做功表达推导 |
2.4.5 柔性环动力学方程建立 |
2.4.6 环模型任意垂向载荷分布函数推导 |
2.5 轮胎柔性环变形模型参数辨识 |
2.5.1 轮胎柔性环变形模型参数辨识实验 |
2.5.2 轮胎刚度系数辨识 |
2.5.3 轮胎模型的阻尼系数辨识 |
2.6 轮胎柔性环变形模型仿真分析 |
2.7 轮胎柔性环稳态滚动阻力建模 |
2.8 轮胎柔性环稳态滚动阻力仿真分析 |
2.9 本章小结 |
第3章 轮胎滚动阻尼模态参数辨识方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 系统振动模态理论基础 |
3.2.1 单点激振频响函数 |
3.2.2 轮胎滚动阻尼模态参数辨识方法 |
3.3 轮胎滚动阻尼模态辨识方法实验 |
3.3.1 PVDF压电薄膜传感器 |
3.3.2 轮胎单点激振单点拾振模态实验过程 |
3.4 轮胎滚动阻尼模态辨识方法应用 |
3.5 本章小结 |
第4章 多工况轮胎柔性环变形及滚动阻力模型验证 |
4.1 引言 |
4.2 多工况轮胎柔性环变形特征实验 |
4.2.1 轮胎胎内传感变形解算方法 |
4.2.2 轮胎胎内传感系统搭建 |
4.2.3 多工况轮胎胎内传感实验及结果分析 |
4.2.4 轮胎柔性环变形特征模型验证 |
4.3 轮胎稳态滚动阻力测试方法 |
4.4 轮胎稳态滚动阻力实验平台 |
4.4.1 实验平台概况 |
4.4.2 实验平台实验可重复性研究 |
4.5 多工况轮胎稳态滚动阻力分析及模型验证 |
4.5.1 载荷对轮胎稳态滚动阻力的影响及模型验证 |
4.5.2 速度对轮胎滚动阻力的影响及模型验证 |
4.5.3 充气压力对轮胎滚动阻力的影响及模型验证 |
4.6 本章小结 |
第5章 行驶工况对轮胎滚动能耗的影响研究及实验 |
5.1 引言 |
5.2 轮胎胎面橡胶能量损耗特性 |
5.2.1 橡胶材料压缩滞回损失特性 |
5.2.2 橡胶材料碰撞回弹滞回特性 |
5.2.3 橡胶材料动态粘弹特性 |
5.3 行驶时间对轮胎稳态滚动阻力的影响研究 |
5.4 轮胎侧偏与侧倾工况下滚动阻力研究 |
5.4.1 轮胎侧偏对滚动阻力的影响 |
5.4.2 轮胎侧倾对滚动阻力的影响 |
5.5 轮胎磨损工况对滚动阻力影响研究 |
5.6 本章小结 |
第6章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文的创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(2)基于二维离散单元的轮胎热模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 轮胎热模型国外研究现状 |
1.2.1 FTire热模型 |
1.2.2 Thermo Racing Tyre模型 |
1.3 轮胎热模型国内研究现状 |
1.4 本文主要研究目标及内容 |
第2章 轮胎高速滚动下的温度场试验分析 |
2.1 滚动轮胎温度场的测温原理和试验设备 |
2.1.1 红外测温原理 |
2.1.2 滚动阻力转鼓试验台 |
2.1.3 红外热像仪FOTRIC686 |
2.1.4 内置胎压监测仪 |
2.2 测量轮胎温度场的试验方案与试验步骤 |
2.2.1 测量轮胎温度场的试验方案 |
2.2.2 测量轮胎温度场的试验步骤 |
2.2.3 滚动阻力试验的六种工况 |
2.3 试验结果及试验分析 |
2.3.1 轮胎温度场的分布 |
2.3.2 载荷对轮胎温度场分布的影响 |
2.3.3 轮胎滚动速度对轮胎温度场分布的影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 轮胎热模型的建立 |
3.1 轮胎离散单元模型 |
3.1.1 轮胎结构模型 |
3.1.2 轮胎接触模型 |
3.1.3 模型解算 |
3.2 热模型结构与假设 |
3.3 热力学模型 |
3.3.1 摩擦生热 |
3.3.2 滞后生热 |
3.4 离散单元热平衡方程的建立 |
3.5 本章小结 |
第4章 轮胎模型参数辨识与轮胎热模型的模型验证 |
4.1 轮胎滚动阻力试验数据分析 |
4.1.1 温度对轮胎滚动阻力的影响 |
4.1.2 载荷对轮胎滚动阻力的影响 |
4.1.3 轮胎的滚动速度对滚动阻力的影响 |
4.2 轮胎离散单元模型参数辨识 |
4.2.1 过凸块的轮胎参数辨识 |
4.2.2 滚动阻力的轮胎参数辨识 |
4.3 轮胎离散元热模型参数辨识以及模型验证 |
4.4 轮胎热模型在不同参数值下的仿真结果 |
4.4.1 H_c与轮胎温度变化的关系 |
4.4.2 h_(forc)与轮胎温度变化的关系 |
4.5 本章小结 |
第5章 全文总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 未来展望 |
参考文献 |
致谢 |
(3)基于数字图像相关的汽车轮胎高速滚动力学特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与课题提出 |
1.2 相关研究发展历程和研究现状 |
1.2.1 轮胎传感滚动变形测量 |
1.2.2 轮胎滚动变形建模方法 |
1.2.3 轮胎接触印迹长度测量 |
1.2.4 轮胎滚动阻力系数测量 |
1.3 论文研究方法和技术路线 |
1.4 论文主要研究内容及结构 |
第2章 高速滚动轮胎非线性大变形理论建模 |
2.1 轮胎环模型建模基础 |
2.2 高速滚动柔性环轮胎建模 |
2.1.1 柔性环轮胎模型运动方程 |
2.1.2 分布载荷柔性环轮胎模型 |
2.3 基于轮胎模态试验的模型参数辨识 |
2.3.1 轮胎模态试验搭建与模态分析 |
2.3.2 柔性环轮胎模型各向刚度辨识 |
2.3.3 柔性环轮胎模型阻尼系数辨识 |
2.4 高速柔性环轮胎模型仿真结果分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 非线性大变形全域数字图像测量方法研究 |
3.1 数字图像相关测量基础 |
3.1.1 相机坐标转换关系 |
3.1.2 数字图像相关原理 |
3.2 全局绝对节点数字图像相关方法 |
3.2.1 全局绝对节点坐标方法 |
3.2.2 改进的数字图像相关方法 |
3.3 单目胎面扭转装置与变形图像质量分析 |
3.3.1 单目胎面橡胶块扭转试验装置 |
3.3.2 散斑数字图像获取与质量评估 |
3.3.3 扭转变形分析区域与标记点设定 |
3.4 胎面橡胶块全域变形演变与影响机理分析 |
3.4.1 橡胶块扭转试验测量结果分析 |
3.4.2 橡胶块扭转状态切换点图像测量 |
3.4.3 橡胶块全域变形演变机理分析 |
3.4.4 标记点轨迹形态影响机理分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 滚动轮胎非线性大变形全域数字图像测量 |
4.1 数字图像相关双目视觉测量基础 |
4.1.1 双目视觉系统测量模型 |
4.1.2 双目数字图像相关原理 |
4.2 轮胎滚动变形双目视觉测量系统 |
4.2.1 滚动变形双目测量系统搭建 |
4.2.2 滚动变形双目测量系统标定 |
4.3 轮胎散斑图像质量分析与区域设置 |
4.3.1 滚动轮胎表面随机散斑创建 |
4.3.2 散斑数字图像获取与质量分析 |
4.3.3 滚动轮胎坐标系与分析区域设置 |
4.4 滚动轮胎全域变形测量与特征分析 |
4.4.1 滚动轮胎相对耦合位移解算 |
4.4.2 滚动轮胎相对刚柔耦合位移 |
4.4.3 滚动轮胎全域相对柔性变形 |
4.5 本章小结 |
第5章 高速滚动轮胎变形特征分析与模型验证 |
5.1 高速视觉系统标定与图像质量分析 |
5.1.1 散斑图像获取与系统标定 |
5.1.2 高速散斑数字图像质量分析 |
5.2 高速滚动轮胎变形特征测量与分析 |
5.2.1 高速相对耦合位移测量与分析 |
5.2.2 高速相对柔性变形辨识与分析 |
5.2.3 高速滚动全域变形分布形态分析 |
5.2.4 柔性变形特征分布影响机理分析 |
5.3 分布载荷柔性环轮胎模型试验验证 |
5.4 本章小结 |
第6章 滚动轮胎接触印迹长度和滚阻系数数字图像测量 |
6.1 滚动轮胎时变接触印迹长度解算 |
6.1.1 滚动轮胎平面单元主应变率定义 |
6.1.2 轮胎标记点主应变率特征分析 |
6.1.3 滚动轮胎接触印迹长度辨识 |
6.1.4 滚动轮胎接触印迹长度解算 |
6.2 高速滚动轮胎滚动阻力系数解算 |
6.2.1 轮胎滚动阻力产生机理分析 |
6.2.2 标记点相对耦合位移解算 |
6.2.3 滚动轮胎动态接触半径解算 |
6.2.4 滚动轮胎动态径向偏距解算 |
6.2.5 高速滚动轮胎阻力系数解算 |
6.3 轮胎滚阻系数测量装置与方法验证 |
6.3.1 轮胎滚阻系数试验装置概述 |
6.3.2 滚阻系数测量结果精度分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 全文总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间取得的科研成果 |
致谢 |
(4)轮胎滚动阻力与抓地性能矛盾机理及协同提升方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.1.1 课题背景 |
1.1.2 研究目的与意义 |
1.2 轮胎滚动阻力和抓地性能研究现状 |
1.2.1 轮胎滚动阻力研究现状 |
1.2.2 轮胎抓地性能研究现状 |
1.3 轮胎接地特性研究现状 |
1.4 目前存在的问题 |
1.5 主要研究内容 |
第二章 轮胎接地特性的试验研究 |
2.1 试验轮胎 |
2.1.1 试验轮胎的性能 |
2.1.2 试验轮胎花纹结构分析 |
2.1.3 接地区域的划分 |
2.2 轮胎接地压力分布试验 |
2.2.1 试验流程 |
2.2.2 接地区几何和压力特性分析 |
2.2.3 轮胎接地几何和压力特性参数 |
2.3 轮胎接地变形分布试验 |
2.3.1 变形测试原理 |
2.3.2 试验测试方法 |
2.3.3 接地区变形特性分析 |
2.3.4 轮胎接地变形特性参数 |
2.4 本章小结 |
第三章 轮胎滚动阻力与抓地性能矛盾机理及评价方法研究 |
3.1 接地特性参数对轮胎滚动阻力与抓地性能的影响分析 |
3.1.1 接地特性参数筛选 |
3.1.2 接地特性参数对轮胎滚动阻力性能的影响 |
3.1.3 接地特性参数对轮胎抓地性能的影响 |
3.2 轮胎滚动阻力与抓地性能的矛盾机理分析 |
3.3 基于接地特性参数的轮胎滚动阻力和抓地性能评价方法 |
3.3.1 偏最小二乘回归方法基础理论 |
3.3.2 交叉有效性原则 |
3.3.3 偏最小二乘回归参数检验的Bootstrap方法 |
3.3.4 接地特性参数与滚动阻力系数的偏最小二乘回归分析 |
3.3.5 接地特性参数与制动距离的偏最小二乘回归分析 |
3.4 胎面功能区分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 轮胎滚动阻力与抓地性能协同提升方法研究 |
4.1 复杂花纹轮胎有限元模型的建立 |
4.1.1 橡胶材料本构模型的选取 |
4.1.2 轮胎有限元分析模型建立 |
4.2 轮胎有限元分析模型的试验验证 |
4.2.1 静态接地印痕验证 |
4.2.2 轮胎刚度试验验证 |
4.3 轮胎滚动阻力与抓地性能的数值计算方法 |
4.3.1 轮胎滚动阻力的数值计算方法 |
4.3.2 轮胎抓地力的数值计算方法 |
4.3.3 网格尺寸对仿真结果的影响 |
4.4 基于接地特性参数的滚动阻力与抓地性能评价方法验证 |
4.4.1 胎面改形方案设计 |
4.4.2 轮胎滚动阻力和抓地性能评价方法的普适性验证 |
4.5 协同提升轮胎滚动阻力和抓地性能的胎面设计 |
4.5.1 胎面区域化设计 |
4.5.2 胎面花纹设计的初步探索 |
4.5.3 凹型横向沟槽设计 |
4.6 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 本文的主要工作 |
5.2 论文的主要创新点 |
5.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间获得的学术成果 |
(5)具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的制备及其与橡胶复合性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 轮胎纤维帘线简介及研究现状 |
1.1.1 轮胎纤维帘线 |
1.1.2 复合纤维帘线 |
1.2 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的制备 |
1.2.1 高模低缩聚酯(HMLS)纤维成形过程 |
1.2.2 加捻结构对聚酯帘线性能的影响 |
1.2.3 浸胶工艺参数聚酯帘线性能的影响 |
1.3 聚酯纤维高分子聚集态结构 |
1.3.1 聚酯纤维结构与性能以及工艺参数的关系 |
1.3.2 聚酯纤维构造模型 |
1.4 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的轮胎试验 |
1.4.1 摩托车轮胎试验 |
1.4.2 ATV轮胎力与性能分析 |
1.5 课题的意义及主要研究内容 |
1.5.1 课题的意义 |
1.5.2 课题的主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 高模低缩聚酯纤维成纤过程中结构和性能的演变 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料和仪器 |
2.2.2 高模低缩聚酯纤维性能的表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 高模低缩聚酯纤维成型过程中热性能的演变 |
2.3.2 高模低缩聚酯纤维成型过程中动态力学性能分析 |
2.3.3 高模低缩聚酯纤维成型过程中晶区结构的演变 |
2.3.4 高模低缩聚酯纤维成型过程中取向参数的演变 |
2.3.5 高模低缩聚酯纤维成型过程中物理性能的演变 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的制备和表征 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料和仪器 |
3.2.2 纤维帘线性能表征 |
3.3 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的制备 |
3.3.1 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的设计路线 |
3.3.2 新型聚酯纤维性能的设计 |
3.3.3 新型聚酯纤维捻度的设计 |
3.3.4 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的浸胶工艺参数设计 |
3.4 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线性能表征 |
3.4.1 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的力学性能 |
3.4.2 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的粘合性能 |
3.4.3 温度对具有尼龙特征的新型聚酯基帘线性能的影响 |
3.4.4 湿度对具有尼龙特征的新型聚酯基帘线性能的影响 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线浸胶后整理过程中结构和性能的演变 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料和仪器 |
4.2.2 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线性能的表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 具有尼龙特性的新型聚酯基帘线浸胶后整理过程中热性能分析 |
4.3.2 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线浸胶后整理过程中动态力学性能分析 |
4.3.3 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线浸胶后整理过程中晶区结构的演变 |
4.3.4 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线浸胶后整理过程中取向参数的演变 |
4.3.5 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线浸胶后整理过程中力学性能的演变 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线动态性能的研究 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验材料和仪器 |
5.2.2 纤维帘线动态性能表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 纤维帘线动态力学性能分析(DMA) |
5.3.2 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的动态蠕变性能 |
5.3.3 具有尼龙特性的新型聚酯基帘线的滞后圈性能 |
5.3.4 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的圆盘疲劳性能 |
5.3.5 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的曲挠疲劳性能 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 具有尼龙特征的新型聚酯基帘线轮胎性能的研究 |
6.1 前言 |
6.2 摩托车轮胎实验部分 |
6.2.1 实验材料和仪器 |
6.2.2 具有尼龙特征的新型聚酯基帘布的制备 |
6.2.3 帘子线和摩托车轮胎性能表征 |
6.3 摩托车轮胎实验结果与讨论 |
6.3.1 摩托车轮胎强度实验性能分析 |
6.3.2 摩托车轮胎高速实验性能分析 |
6.3.3 摩托车轮胎耐久实验性能分析 |
6.3.4 摩托车轮胎硫化后尺寸和接地面积分析 |
6.3.5 摩托车轮胎尺寸稳定性能分析 |
6.3.6 摩托车轮胎滚动阻力性能分析 |
6.3.7 摩托车轮胎路试后帘线力学性能的研究 |
6.3.8 摩托车轮胎实地操纵性能的研究 |
6.4 全地形(ATV)轮胎实验部分 |
6.4.1 ATV轮胎强度试验性能分析 |
6.4.2 ATV轮胎高速性能试验性能分析 |
6.4.3 ATV轮胎耐久性能试验性能分析 |
6.4.4 ATV轮胎侧偏刚度和回正刚度 |
6.4.5 ATV轮胎高速胀大 |
6.4.6 ATV轮胎静态径向弹性系数 |
6.5 本章小结 |
参考文献 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 不足与展望 |
致谢 |
附录 :作者在攻读博士学位期间的研究成果 |
(6)基于包络轮廓的沥青路表纹理表征及路用性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 沥青路表纹理测量与表征方法研究 |
1.2.2 胎-路接触下沥青路面抗滑性能研究 |
1.2.3 胎-路滚动阻力研究 |
1.3 主要研究内容及技术路线 |
第2章 路表纹理特性二维表征方法及指标体系 |
2.1 路表纹理的统计几何表征 |
2.1.1 幅度相关特征参数 |
2.1.2 间距相关特征参数 |
2.1.3 形状特征参数 |
2.1.4 综合特征参数 |
2.2 路表纹理的概率统计表征 |
2.2.1 表面纹理高度分布函数 |
2.2.2 表面纹理自相关函数 |
2.2.3 表面纹理变异函数 |
2.2.4 表面纹理灰度共生矩 |
2.3 路表纹理的分形表征 |
2.3.1 单重分形 |
2.3.2 多重分形 |
2.3.3 多尺度分段变维分形 |
2.4 路表纹理的谱参数表征 |
2.4.1 功率谱分析 |
2.4.2 频谱分析 |
2.5 路表纹理特性二维表征参数指标体系 |
2.6 沥青路表纹理特性二维表征实例 |
2.6.1 路表纹理数据的获取 |
2.6.2 路表纹理二维统计参数计算 |
2.6.3 路表纹理频谱特性表征 |
2.6.4 路表纹理多尺度分段变维特性表征 |
2.7 本章小结 |
第3章 路表纹理特性三维表征方法及指标体系 |
3.1 表面纹理三维重构技术 |
3.1.1 基于立体视觉的三维重构 |
3.1.2 基于激光三角法的三维重构 |
3.2 表面纹理三维表征参数 |
3.2.1 表面髙度参数 |
3.2.2 表面空间参数 |
3.2.3 综合参数 |
3.2.4 功能参数 |
3.3 路表纹理特性三维表征参数指标体系 |
3.4 路表纹理三维参数计算 |
3.5 本章小结 |
第4章 胎-路接触摩擦力研究 |
4.1 胎-路接触摩擦力及产生机理 |
4.1.1 胎-路接触摩擦力的定义 |
4.1.2 胎-路接触摩擦机理 |
4.2 胎-路接触摩擦力评价指标 |
4.2.1 直接力学指标 |
4.2.2 间接几何指标 |
4.2.3 综合模型指标 |
4.3 胎-路接触摩擦力影响因素 |
4.3.1 路表特性 |
4.3.2 轮胎特性 |
4.3.3 胎-路接触面介质 |
4.3.4 滑移率与行驶速度 |
4.3.5 温度与季节 |
4.3.6 交通量及路面磨损与老化 |
4.4 胎-路接触摩擦力测量方法与设备 |
4.4.1 非交通控制式摩擦系数测量方法与设备 |
4.4.2 交通控制式摩擦系数测量方法与设备 |
4.5 胎-路实际接触理论与模型 |
4.5.1 Hertz弹性接触理论 |
4.5.2 G-W统计接触理论 |
4.5.3 M-B分形接触理论 |
4.5.4 Persson接触理论 |
4.6 本章小结 |
第5章 胎-路接触包络轮廓模型与数值模拟分析 |
5.1 包络轮廓经验模型 |
5.2 包络轮廓物理计算模型 |
5.2.1 Clapp模型 |
5.2.2 Hamet-Klein模型 |
5.3 基于希尔伯特黄变换的包络轮廓计算 |
5.4 包络轮廓印痕模型 |
5.4.1 印痕模型的提出 |
5.4.2 印痕法模型及算法 |
5.4.3 参数S的确定 |
5.4.4 关于印痕法的讨论与改进 |
5.5 路表包络轮廓与初始轮廓的对比 |
5.5.1 路面纹理参数的对比 |
5.5.2 对路面抗滑性能影响的对比 |
5.6 本章小结 |
第6章 基于路表纹理与胎-路接触应力的摩擦性能预测方法 |
6.1 路面测量试验 |
6.1.1 路面纹理测量 |
6.1.2 路面摩擦系数测量 |
6.2 基于路表纹理构造水平谱的路面摩擦性能研究 |
6.2.1 路表纹理构造水平谱计算 |
6.2.2 基于摩擦系数的纹理特征波长范围的确定 |
6.2.3 路表纹理水平与摩擦系数的相关性 |
6.3 基于胎-路接触应力的路面摩擦性能预测 |
6.3.1 基于路面纹理的胎-路接触应力计算 |
6.3.2 基于胎-路接触应力分布特征值的路面摩擦性能预测 |
6.4 本章小结 |
第7章 基于路表纹理的胎-路滚动阻力分析 |
7.1 胎-路滚动阻力定义与产生机理 |
7.1.1 胎-路滚动阻力的定义 |
7.1.2 胎-路滚动阻力产生机理 |
7.2 胎-路滚动阻力影响因素 |
7.2.1 轮胎方面的因素 |
7.2.2 路面方面的因素 |
7.2.3 温度的影响 |
7.3 滚动阻力测量方法及相关设备 |
7.3.1 滚动阻力测量方法 |
7.3.2 滚动阻力测量设备 |
7.4 路面纹理对滚动阻力的影响分析 |
7.4.1 路面滚动阻力的测量 |
7.4.2 路面纹理参数与滚动阻力系数关系研究 |
7.5 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 创新点 |
8.3 进一步研究建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
附件 |
(7)轮胎胎面磨耗仿真分析及磨耗特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要研究内容及技术路线 |
2 橡胶磨耗机理及影响因素探究 |
2.1 引言 |
2.2 橡胶磨耗特性分析 |
2.3 负荷对磨耗特性的影响 |
2.4 角度对磨耗特性的影响 |
2.5 速度对磨耗特性的影响 |
2.6 温度对磨耗特性的影响 |
2.7 胶料配方对磨耗特性的影响 |
2.8 本章小结 |
3 轮胎胎面磨耗量预测模型 |
3.1 引言 |
3.2 轮胎生热机理 |
3.3 轮胎滚动阻力发生机理 |
3.4 粘弹滞后损失能量计算 |
3.5 滞后生热与胎压的定量分析 |
3.6 胎压对轮胎磨耗量的影响 |
3.7 本章小结 |
4 轮胎有限元模型的建立 |
4.1 引言 |
4.2 轮胎的结构特点 |
4.3 轮胎橡胶材料本构模型的选择 |
4.4 骨架材料模型的选择 |
4.5 轮胎二维轴对称模型的建立 |
4.6 轮胎三维有限元模型的建立 |
4.7 充气工况模拟 |
4.8 轮胎有限元模型的验证 |
4.9 本章小结 |
5 轮胎胎面磨耗仿真分析 |
5.1 引言 |
5.2 磨耗模型的改进 |
5.3 轮胎垂直载荷加载 |
5.4 轮胎稳态滚动工况模拟 |
5.5 轮胎胎面仿真结果分析 |
5.6 磨耗结果分析 |
5.7 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
致谢 |
学位论文数据集 |
(8)高性能载重子午线轮胎设计与制备技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题背景 |
1.2.1 轮胎的滚动阻力 |
1.2.2 轮胎的抗湿滑性 |
1.2.3 轮胎的耐磨耗性能 |
1.2.4 世界主要国家和地区对轮胎性能的法规要求 |
1.2.5 轮胎有限元分析技术的发展前沿 |
1.2.6 材料配方设计与数学统计工具的结合 |
1.2.7 特殊功能性纳米级别填料在轮胎中的应用 |
1.3 论文选题的目的和意义 |
1.4 本课题的主要研究内容 |
1.5 论文的创新点 |
第二章 实验方案与表征方法 |
2.1 实验原材料 |
2.2 实验设备及仪器 |
2.3 实验工艺 |
2.3.1 胶料混炼小配合工艺 |
2.3.2 胶料混炼大配合工艺 |
2.3.3 载重子午线轮胎基本生产工艺 |
2.4 橡胶测试条件及方法 |
2.4.1 混炼胶性能测试 |
2.4.2 硫化胶性能测试 |
2.5 轮胎性能测试 |
2.5.1 滚动阻力测试 |
2.5.2 耐久测试 |
2.5.3 超负荷耐久测试 |
2.5.4 外缘尺寸 |
2.5.5 静负荷测试 |
2.5.6 印痕(接地压力分布)测试 |
第三章 载重子午线轮胎静动态特性仿真分析及应用研究 |
3.1 引言 |
3.2 有限元模型的建立 |
3.2.1 几何模型建立和网格划分 |
3.2.2 材料模型的确定 |
3.2.3 边界条件的确定 |
3.3 轮胎静特性仿真分析与实验验证 |
3.3.1 静特性分析模型 |
3.3.2 静特性分析结果和试验测试对比 |
3.4 轮胎动特性仿真分析方法 |
3.4.1 滚动阻力分析模型与验证 |
3.4.2 磨耗性能分析 |
3.5 带束层结构设计对轮胎性能的影响 |
3.5.1 带束层结构设计对比方案 |
3.5.2 不同带束层结构对轮胎接地静特性的影响 |
3.5.3 不同带束层结构对轮胎滚动阻力的影响 |
3.5.4 不同带束层结构对轮胎磨耗性能的影响 |
3.6 胎冠弧结构设计对轮胎性能的影响 |
3.6.1 胎冠弧设计对比方案 |
3.6.2 不同胎冠弧度结构对轮胎接地静特性的影响 |
3.6.3 不同胎冠弧度结构对轮胎滚动阻力的影响 |
3.6.4 不同胎冠弧度结构对轮胎磨耗性能的影响 |
3.7 花纹深度对轮胎性能的影响 |
3.7.1 花纹深度设计对比方案 |
3.7.2 不同花纹深度对轮胎接地静特性的影响 |
3.7.3 不同花纹深度对轮胎滚动阻力的影响 |
3.7.4 不同花纹深度对轮胎磨耗性能的影响 |
3.8 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于实验设计的载重子午线轮胎胎面配方研究 |
4.1 引言 |
4.2 橡胶体系对胎面性能的影响研究 |
4.2.1 实验设计方案 |
4.2.2 实验结果与讨论 |
4.3 补强体系对胎面性能的影响研究 |
4.3.1 炭黑品种对胎面性能的影响 |
4.3.2 填料用量对胎面性能的影响 |
4.4 硫化体系对胎面性能的影响研究 |
4.4.1 实验设计方案 |
4.4.2 实验结果与讨论 |
4.5 本章小结 |
第五章 层状硅酸盐和针状硅酸盐在载重子午线轮胎中的应用研究 |
5.1 引言 |
5.2 层状硅酸盐在轮胎气密层中的应用研究 |
5.2.1 相态结构分析 |
5.2.2 层间堆砌结构分析 |
5.2.3 动态力学热分析 |
5.2.4 硫化特性表征 |
5.2.5 力学特性表征 |
5.2.6 气密特性表征 |
5.2.7 小结 |
5.3 层状硅酸盐在轮胎胎面中的应用研究 |
5.3.1 纳米层状硅酸盐天然橡胶基本性能 |
5.3.2 配方设计 |
5.3.3 硫化特性表征 |
5.3.4 物理机械性能 |
5.3.5 耐磨耗和切割性能 |
5.3.6 老化后的物理机械性能 |
5.3.7 老化后的耐磨耗和切割性能 |
5.3.8 成品轮胎试制与室内测试研究 |
5.3.9 成品轮胎路试 |
5.3.10 小结 |
5.4 针状硅酸盐在轮胎胎圈填充胶中的应用研究 |
5.4.1 混炼工艺的影响规律 |
5.4.2 硫化体系的影响规律 |
5.4.3 针状硅酸盐不同用量的影响规律 |
5.4.4 滚动阻力性能 |
5.4.5 成品轮胎耐久测试 |
5.4.6 小结 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者和导师简介 |
附件 |
(9)机械弹性安全车轮热力学分析及其关键问题研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究目的与意义 |
1.2 安全轮胎技术的发展及现状 |
1.2.1 安全轮胎简介 |
1.2.2 国外安全轮胎发展及现状 |
1.2.3 国内安全轮胎发展及现状 |
1.3 轮胎热力学特性研究的发展及现状 |
1.3.1 轮胎热学分析 |
1.3.2 轮胎滚动损失 |
1.3.3 轮胎热机耦合 |
1.4 课题主要研究内容及技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 机械弹性安全车轮结构及其温度预测理论模型 |
2.1 机械弹性安全车轮的基本结构及原理 |
2.1.1 基本结构 |
2.1.2 工作原理 |
2.2 车轮承载特性及接地特性 |
2.2.1 承载特性 |
2.2.2 接地特性 |
2.3 车轮表面温度预测理论模型 |
2.3.1 车轮滚动力学模型 |
2.3.2 生热机理 |
2.3.3 传热机理 |
2.3.4 车轮滚动状态表面温度预测模型 |
2.3.5 预测模型试验验证 |
2.4 本章小结 |
第三章 机械弹性安全车轮复合工况力学特性理论模型 |
3.1 机械弹性安全车轮建模基础 |
3.1.1 轮胎坐标系及定义 |
3.1.2 力学模型输入与输出 |
3.1.3 接地印迹内的压力分布模型 |
3.2 机械弹性安全车轮复合工况力学特性理论模型 |
3.2.1 基于刷子理论的车轮纯纵滑/侧偏工况理论建模 |
3.2.2 车轮纵滑-侧偏复合工况理论模型 |
3.3 理论模型试验验证 |
3.3.1 试验设备及方法 |
3.3.2 试验工况设定 |
3.3.3 试验结果与对比分析 |
3.4 模型计算结果与分析 |
3.4.1 纵滑工况车轮力学特性分析 |
3.4.2 侧偏工况车轮力学特性分析 |
3.4.3 纵滑-侧偏复合工况车轮力学特性分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 机械弹性安全车轮热机耦合力学特性理论模型 |
4.1 热机耦合力学特性理论模型建模 |
4.1.1 建模框架 |
4.1.2 温升模型 |
4.1.3 材料特性模型 |
4.1.4 摩擦模型 |
4.1.5 复合工况力学特性理论模型 |
4.2 热机耦合力学特性理论模型精度评价 |
4.3 计算结果与分析 |
4.3.1 纵滑工况 |
4.3.2 侧偏工况 |
4.3.3 复合工况 |
4.4 本章小结 |
第五章 机械弹性安全车轮热机耦合有限元建模与分析 |
5.1 机械弹性安全车轮有限元建模 |
5.1.1 有限元法在轮胎多物理场耦合分析中的应用 |
5.1.2 车轮几何模型的建立 |
5.1.3 车轮几何模型的简化 |
5.1.4 车轮的材料特性 |
5.1.5 Rebar模型及网格划分 |
5.1.6 边界条件的设定 |
5.2 机械弹性安全车轮热机耦合有限元求解策略 |
5.3 机械弹性安全车轮温度场有限元分析 |
5.3.1 变形分析 |
5.3.2 傅里叶级数拟合应变加载幅值 |
5.3.3 生热率的计算 |
5.3.4 热传递分析 |
5.3.5 车轮胎面温度试验结果 |
5.3.6 热机耦合温度场有限元分析结果 |
5.4 热机耦合有限元模型在车轮侧偏特性分析中的应用 |
5.4.1 侧偏特性热机耦合有限元分析求解策略 |
5.4.2 侧偏特性试验与有限元模型的验证 |
5.4.3 未考虑温度影响的车轮侧偏特性分析 |
5.4.4 热机耦合效应对车轮侧偏特性的影响 |
5.4.5 摩擦特性对车轮侧偏特性的影响 |
5.4.6 热机摩耦合对车轮接地压力的影响 |
5.4.7 热机摩耦合的车轮传热分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 机械弹性安全车轮热模态分析及试验研究 |
6.1 概述 |
6.2 机械弹性安全车轮热模态理论 |
6.2.1 輮轮Timoshenko曲梁模型 |
6.2.2 基本方程 |
6.2.3 热应力控制方程 |
6.2.4 热模态理论方程 |
6.3 机械弹性安全车轮热模态有限元分析 |
6.3.1 热模态有限元模型的建立 |
6.3.2 热模态分析流程 |
6.4 机械弹性安全车轮试验模态分析 |
6.4.1 试验模态分析理论 |
6.4.2 模态试验系统的建立 |
6.4.3 热模态试验方法与设备简介 |
6.4.4 热模态试验过程 |
6.5 结果与分析 |
6.5.1 热模态试验结果 |
6.5.2 热模态振型分析 |
6.5.3 热模态频率对比 |
6.5.4 輮轮的热模态分析及其影响因素 |
6.6 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本文的主要研究成果和创新点 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(10)天然橡胶纳米复合材料的疲劳失效和滞后温升性能热力耦合的模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题背景 |
1.3 橡胶超弹性本构方程研究进展 |
1.3.1 基于唯象理论的超弹性本构方程 |
1.3.2 基于分子统计理论的超弹性本构方程 |
1.3.3 材料试验数据与超弹性方程确定 |
1.4 橡胶疲劳概述 |
1.4.1 橡胶疲劳的破坏过程及机理 |
1.4.2 橡胶疲劳的研究方法 |
1.4.3 橡胶疲劳寿命的计算 |
1.4.4 橡胶疲劳的影响因素 |
1.5 橡胶滞后温升行为概述 |
1.5.1 粘弹性机理 |
1.5.2 滞后温升理论 |
1.5.3 滞后温升和滚动阻力研究进展 |
1.6 有限元模拟方法 |
1.7 论文的研究目的与内容 |
1.7.1 研究目的 |
1.7.2 研究内容 |
1.8 论文的创新点 |
第二章 实验方案与表征方法 |
2.1 实验原材料及配方 |
2.1.1 原材料 |
2.1.2 配方 |
2.2 实验设备及仪器 |
2.3 实验工艺 |
2.3.1 炭黑填充天然橡胶纳米复合材料的制备 |
2.3.2 实心橡胶轮胎的制备 |
2.4 材料表征与性能测试 |
2.4.1 硫化曲线测试 |
2.4.2 密度测试 |
2.4.3 单轴拉伸,平面拉伸和等双轴拉伸应力应变曲线测试 |
2.4.4 单轴压缩应力应变曲线测试 |
2.4.5 圆柱型橡胶试件的蠕变测试 |
2.4.6 拉伸回复应力应变曲线测试 |
2.4.7 橡胶样条单轴拉伸疲劳测试 |
2.4.8 疲劳裂纹扩展速率-撕裂能曲线测试 |
2.4.9 导热系数测试 |
2.4.10 比热容测试 |
2.4.11 橡胶加工分析仪(RPA) |
2.4.12 动态机械热分析仪(DMTA) |
2.4.13 圆柱型橡胶试件的滞后温升测试 |
2.4.14 实心轮胎滚动阻力和表面温升测试 |
第三章 橡胶纳米复合材料力学本构方程的研究 |
3.1 引言 |
3.2 超弹性本构方程的确定 |
3.2.1 实验数据 |
3.2.2 超弹性本构方程 |
3.3 圆柱型橡胶试件的压缩变形分析 |
3.3.1 单轴拉伸数据拟合本构方程及计算结果 |
3.3.2 单轴压缩数据拟合本构方程及计算结果 |
3.3.3 单轴拉伸,平面拉伸及等双轴拉伸数据拟合本构方程及计算结果 |
3.3.4 圆柱型橡胶试件单轴压缩变形分析小结 |
3.4 实心橡胶轮胎的压缩变形分析 |
3.4.1 实心橡胶轮胎压缩变形的有限元模型 |
3.4.2 实心橡胶轮胎压缩变形分析结果 |
3.5 裂纹尖端的J积分分析结果 |
3.5.1 含裂纹平面拉伸试样的有限元模型 |
3.5.2 裂纹尖端工程应变和Mises应力 |
3.5.3 平面拉伸试样裂纹尖端J积分值 |
3.6 循环加载的橡胶材料本构行为及数值拟合 |
3.6.1 橡胶材料拉伸回复行为的实验数据 |
3.6.2 橡胶材料拉伸回复行为的有限元模型 |
3.6.3 橡胶材料拉伸回复行为的本构方程拟合 |
3.7 本章小结 |
第四章 橡胶纳米复合材料的疲劳寿命及其波动性的研究 |
4.1 引言 |
4.2 橡胶材料疲劳寿命分析流程 |
4.2.1 橡胶疲劳裂纹扩展理论 |
4.2.2 橡胶疲劳寿命分析流程图 |
4.2.3 疲劳寿命计算结果的可视化 |
4.3 哑铃型圆柱天然橡胶试件疲劳寿命波动性分析 |
4.3.1 有限元模型的建立 |
4.3.2 载荷比为0时疲劳寿命结果的云图显示 |
4.3.3 载荷比为0时疲劳寿命的计算结果与实验数据的对比 |
4.3.4 载荷比为0时裂纹前兆体的尺寸分布 |
4.3.5 Thomas模型的幂律指数与载荷比的关系 |
4.3.6 载荷比大于0时疲劳寿命的计算结果与实验数据的对比 |
4.3.7 载荷比大于0时裂纹前兆体的尺寸分布 |
4.4 本章小结 |
第五章 圆柱型橡胶试件滞后温升的有限元分析 |
5.1 引言 |
5.2 橡胶材料滞后温升的机理和方法 |
5.2.1 橡胶材料的滞后温升机理 |
5.2.2 热力耦合分析法 |
5.3 圆柱型橡胶试件滞后温升的有限元分析 |
5.3.1 有限元模型的建立 |
5.3.2 生热速率的确定 |
5.3.3 热传递分析的建立 |
5.3.4 圆柱型橡胶试件表面温度和芯部温度的实验验证结果 |
5.4 圆柱型橡胶试件滞后温升的有限元分析结果 |
5.4.1 稳态温度分布云图和瞬态温升曲线 |
5.4.2 基于蠕变效应的滞后温升算法修正 |
5.4.3 基于动态模量软化效应的温升算法修正 |
5.5 参数化数值实验 |
5.5.1 比热容对温升曲线的影响 |
5.5.2 导热系数对温升曲线的影响 |
5.5.3 滞后因子对温升曲线的影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 实心橡胶轮胎滞后温升和滚动阻力的有限元分析 |
6.1 引言 |
6.2 实心橡胶轮胎瞬态温升和滚动阻力的热力耦合分析法 |
6.2.1 实心橡胶轮胎滞后温升复杂性分析 |
6.2.2 热力耦合分析法计算瞬态温升和滚动阻力流程图 |
6.3 实心橡胶轮胎滞后温升和滚动阻力的有限元分析 |
6.3.1 变形分析有限元模型的建立 |
6.3.2 应变加载幅值的傅里叶正弦级数拟合 |
6.3.3 生热速率的确定 |
6.3.4 滚动阻力的计算 |
6.3.5 热传递分析的建立 |
6.3.6 实心橡胶轮胎的瞬态温度和滚动阻力的实验结果 |
6.4 实心橡胶轮胎滞后温升和滚动阻力的分析结果 |
6.4.1 稳态温度分布云图 |
6.4.2 瞬态温升曲线和滚动阻力下降曲线 |
6.4.3 压缩位移和转速对于滞后温升和滚动阻力的影响 |
6.5 参数化数值实验 |
6.5.1 导热系数对实心轮胎表面和芯部稳态温升的影响 |
6.5.2 滞后因子对实心轮胎表面和芯部稳态温升及滚动阻力的影响 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论 |
7.1 结论 |
7.2 后续工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者和导师简介 |
附件 |
四、轮胎滚动阻力及温度的预测(论文参考文献)
- [1]汽车轮胎稳态滚动阻力建模及实验分析[D]. 朱成伟. 吉林大学, 2021(01)
- [2]基于二维离散单元的轮胎热模型研究[D]. 杨福冬. 吉林大学, 2021(01)
- [3]基于数字图像相关的汽车轮胎高速滚动力学特性研究[D]. 高学亮. 吉林大学, 2020(01)
- [4]轮胎滚动阻力与抓地性能矛盾机理及协同提升方法研究[D]. 喻康颖. 江苏大学, 2020(02)
- [5]具有尼龙特征的新型聚酯基帘线的制备及其与橡胶复合性能的研究[D]. 田立勇. 江南大学, 2020(01)
- [6]基于包络轮廓的沥青路表纹理表征及路用性能研究[D]. 冉茂平. 武汉科技大学, 2019(08)
- [7]轮胎胎面磨耗仿真分析及磨耗特性的研究[D]. 张竞楠. 山东科技大学, 2019(05)
- [8]高性能载重子午线轮胎设计与制备技术研究[D]. 李昭. 北京化工大学, 2019(06)
- [9]机械弹性安全车轮热力学分析及其关键问题研究[D]. 朱明敏. 南京航空航天大学, 2019(01)
- [10]天然橡胶纳米复合材料的疲劳失效和滞后温升性能热力耦合的模拟研究[D]. 李凡珠. 北京化工大学, 2017(02)