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测试与分析 李良·子午线轮胎胎面磨损性能的有限元分析
子午线轮胎胎面磨损性能的有限元分析
李良
( 沈阳和平子午线轮胎制造有限公司，辽宁 沈阳 110144)
摘要： 随着汽车制造业的发展，人们利用汽车出行的概率越来越大，所以轮胎胎面磨损成为了汽车制造厂商所需要考虑的问题，
子午线轮胎是目前使用最普遍的轮胎种类，本文主要是对子午线轮胎胎面磨损性能进行有限元分析，以及在 ABS 制动状态下对胎
面花纹块磨损进行研究。
关键词 ： 胎面磨损 ；有限元 ；摩擦
中图分类号 ： TQ336.1 文章编号 ： 1009-797X(2019)15-0047-03
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.15.011
随着轮胎加工制作技术越来越成熟以及环保标准 重量的过程中发生比较强烈的形态变化，在一般情况
的不断增高，轮胎使用寿命的基本标准也逐渐提高， 下，作为超弹性材料，其本构关系主要是通过应变不
为避免轮胎胎面一旦破损严重就无法使用，所以磨损 变量以及基本伸长所体现的应变能密度计算出的。按
性能逐渐被生产厂家与使用者所注重。 照其试验基本信息 ( 单轴拉伸与单轴压缩以及纯剪
切 )，并基于 ABAQUS 软件所产生的数据拟合作用，
1 子午线轮胎有限元模型的建立 对多类模型的基本精度进行对比，最为精准的是 Yeoh
采用映射法和组合建模技术，建立了基于 205/ 本构模型，利用 Yeoh 本构模型对其力学信息内容展
55R16 的轮胎有限元模型，建立一个二维轮胎截面， 开探讨。
该截面分为主截面与胎面截面。图案段在圆周方向上 1.2 帘线 - 橡胶复合材料
以一定角度构造，轮胎本体部分利用轴对称特性在圆 带束层以及胎体作为子午线轮胎关键的承重结
周方向上以与图案段的圆周方向匹配的方向旋转，主 构，自身材料皆为帘线 - 橡胶复合材料，而且性能明
要是利用其进行模型组合，把主要结构与胎面花纹部 显的表现出各向异性。此类复合材料最基本的有限元
分结合，这样就能够实现对组合段模型的获取。组合 模型关键为钢筋模型，而在此模型内，强化部和基部
片段模型在圆周角度以 60 个零件相同比例成镜像，这 由加强单元和实体单元表示，即具有不同方向的一层
样就可以实现对图案化轮胎模型的构建。整体有限元 或多层加强帘线包括在基部单元中。轮胎的接触状态
模型如图 1 所示，在有限元基本模型下对橡胶和帘线 — 主要有胎圈与轮辋，而且包括胎冠和路面。如果假定
橡胶复合材料展开定义。 此时摩擦系数是常数 0.6，而胎圈与轮辋此时的摩擦
状态遵循 Coulomb 标准，胎冠与路面的摩擦状态为运
动情况的库仑 - 伦巴摩擦标准。
2 结果分析
2.1 滚动半径和稳态滚动速度
轮胎若在为运动滚动情况的过程中，此类类型主
要平衡解位置在轮胎与地面为零的驱动，如果驱动力
图 1 轮胎有限元模型 作者简介 ：李良（1984-），男，本科，中级工程师，现从
事轮胎研究检测等相关工作。
1.1 橡胶材料 收稿日期 ：2019-01-14
橡胶作为一种接近不可压缩的材料，能够在承载
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