轮胎制动性能的仿真分析及试验评价

论文摘要

随着汽车工业的飞速发展,汽车的安全性越来越受到重视,其中汽车的制动性能是最需关注的问题。汽车的制动性能基本上依靠轮胎实现,因此,如何提高轮胎的制动效能尤为重要。特别由于受到欧盟新出台的轮胎技术法规的影响,进入欧盟市场轮胎必须标明相应的制动性能等级,因此对轮胎制动性能的深入研究日益迫切。本文基于有限元方法进行轮胎制动性能评价,并以对应的试验结果验证仿真分析方法的有效性和准确性。在此基础上,研究轮胎材料和结构对制动性能的影响,为高制动性能的轮胎优化设计提供参考。本文使用Hypermesh软件对包括花纹在内的轮胎结构进行网格划分、单元类型选择、材料模型的确定及相关材料参数的定义等,以获得复杂花纹轮胎有限元模型。在此基础上,使用隐式算法对轮胎进行充气、加载等有限元静力学分析。通过仿真与试验结果对比,验证了轮胎模型的径向刚度,从而确认了轮胎有限元模型的静态刚度特性。接着,参照韩国釜山大学J.R.Cho等提出的制动过程速度离散分析方法,基于汽车制动过程中的动能全部被制动盘的摩擦能量损失和轮胎的摩擦能量损失所消耗的假设,以三款不同胎面材料的205/55R16半钢子午线轮胎为研究对象,详细介绍了制动过程有限元仿真分析方法,并使用Abaqus软件仿真分析了轮胎的接地印痕、制动盘的摩擦能量损失率、轮胎的摩擦能量损失率、制动力矩与轮缸压力等随速度的变化规律,最终求得不同胎面材料轮胎的制动时间和制动距离。然后在襄樊汽车综合试验场对上述三款不同胎面材料轮胎进行干路面制动性能试验,以获取制动踏板力、制动时间、制动距离等参数,并与对应仿真结果进行比较,在确认仿真分析方法有效性的同时,获得胎面材料对干路面轮胎制动性能的影响。最后,本文还研究了带束层帘线角度、带束层帘线宽度和胎侧厚度等因素对轮胎制动性能的影响,对提高轮胎制动性能的优化设计具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 轮胎研究理论发展历程概括
• 1.2.2 近年来应用有限元方法研究轮胎的工作进展
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章轮胎有限元模型
• 2.1 引言
• 2.2 子午线轮胎的基本结构
• 2.3 轮胎三维有限元模型的建立
• 2.3.1 轮胎花纹三维几何模型的建立
• 2.3.2 AP028 复杂花纹轮胎的建模方法
• 2.4 轮胎材料模型
• 2.5 单元类型的选取
• 2.6 本章小结
• 第三章复杂花纹轮胎制动性能仿真分析
• 3.1 引言
• 3.2 轮胎的静力学分析
• 3.2.1 轮胎充气后的变形和应力分析
• 3.2.2 轮胎加载后的变形和应力分析
• 3.2.3 三种胎面材料轮胎的径向刚度
• 3.3 轮胎的制动仿真分析
• 3.3.1 轮胎的自由滚动分析
• 3.3.2 制动速度的离散化
• 3.3.3 三种胎面材料轮胎制动相关参数求解方法与结果
• 3.4 三种胎面材料轮胎制动距离结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章干路面轮胎制动试验及与仿真结果对比
• 4.1 引言
• 4.2 制动试验法规
• 4.2.1 乘用车制动系统技术要求及试验法规的制定
• 4.2.2 轿车轮胎湿路面相对抓着性能试验方法的制定
• 4.3 制动试验测量系统及试验方法
• 4.3.1 试验测量系统
• 4.3.2 试验方法
• 4.4 制动试验内容
• 4.4.1 搭建试验系统
• 4.4.2 标准制动试验
• 4.5 制动试验数据的处理和分析
• 4.6 制动距离试验值与仿真值对比分析
• 4.7 本章小节
• 第五章轮胎结构对制动性能的影响
• 5.1 改变带束层帘线角度对制动性能的影响
• 5.1.1 三种方案的静力学分析
• 5.1.2 三种方案的制动性能分析
• 5.2 改变胎侧厚度对制动性能的影响
• 5.2.1 胎侧厚度改变前后静力学分析
• 5.2.2 胎侧厚度改变前后制动性能分析
• 5.3 改变带束层帘线宽度对制动性能的影响
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 全文总结
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附表