子午线轮胎的设计基本理论ppt课件.ppt

《子午线轮胎的设计基本理论ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、子午线轮胎设计的基本理论1主要内容一、轮胎结构的力学模型二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型三、子午胎箍紧系数的计算四、斜交轮胎形状力学五、子午胎形状力学六、子午胎的非平衡轮廓理论2一、轮胎结构的力学模型1.子午线轮胎的结构3一、轮胎结构的力学模型2.轮胎结构的力学模型(1)圆环梁模型B圆环梁T弹性体C弹簧D刚性圆板图1-1圆环梁模型4一、轮胎结构的力学模型(2).帘线—网络模型a.内压仅由骨架材料帘线来承担图1－2帘线-网络模型5一、轮胎结构的力学模型b.应力式中：为轮胎子午方向应力；为轮胎圆

2、周方向应力；为轮胎子午方向主曲率半径；为轮胎圆周方向主曲率半径；为轮胎表面垂线与断面对称轴夹角；为轮胎胎面半径；为轮胎断面最宽点半径；为轮胎充气压力。图1－3轮胎在内压作用下平衡方程6一、轮胎结构的力学模型c.内轮廓曲线y为内轮廓上任一点到断面对称轴的垂直距离；R为计算点半径；7一、轮胎结构的力学模型(3).轮胎的薄膜模型a.载荷是由帘线——橡胶薄膜层伸张来支撑；b.计算关系式同帘线-网络模型；c.缺点：1.不能分析几何形状，材料性能和载荷的陡峭变化；2.不能计算印迹范围内横向剪切变形的影响；3.

3、不能预测重要的曲率变化和厚度突变部位的局部力。8一、轮胎结构的力学模型(4).轮胎的薄壳模型假设：1）壳体厚度相对于壳体表面和曲率半径来说是微小的；2）变形量相对于壳体尺寸来说也是很小的；3）壳体法向应力可忽略不计。壳体厚度方向的截面在壳体变形的前后始终保持一平面。图1－4轮胎的薄壳模型9一、轮胎结构的力学模型平衡方程10一、轮胎结构的力学模型式中：qn和qs为薄壳外部载荷，u为切向位移，w为法向位移，为转角，为横向剪切力，为薄膜力，为弯曲力矩。和为轮胎胎体各叠层的刚度。为距离中间层为hk的第k层

4、的应力应变矩阵的单元。叠合层的力与力矩与其曲率和中间层应变的通用关系为：式中：为壳体中曲面应变，为弯曲和扭转的变化。伸张的基本关系可由A矩阵提供，弯曲的基本关系可由D矩阵提供，而弯曲和伸张并存的基本关系可由B矩阵提供。,,11一、轮胎结构的力学模型(5).有限元模型图1－5二维轴对称有限元模型图1－6三维有限元模型12一、轮胎结构的力学模型(a).几何关系(b).虚功方程式中：为克希霍夫应力；u为位移；为初始构形时的面积力；为初始构形时的力边界；E为Green应变；为初始构形时的体积力；为初始构形

5、时的体积。(c).位移插值函数13一、轮胎结构的力学模型(d).应变增量式中：N是形状函数矩阵；a是插值参数，这里取为单元节点位移。B可分为两部分之和：14一、轮胎结构的力学模型(e).平衡方程式中：是等效节点载荷。(f).切线刚度矩阵：式中：15一、轮胎结构的力学模型(g).非线性方程组16二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型1.基本假设(1)充气胎轮辋点以上的断面内周长l0在变形中恒定不变；(2)充气胎断面内轮廓曲线在变形前后均可用椭圆弧描述。17二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型rk

6、胎腔里半径；rc胎腔轮辋点半径；a椭圆内轮廓曲线径向半径；b轴向半径；c轮辋宽度之；rm椭圆断面水平轴半径；g(s)带束层内压分担率；bD带束层支撑宽度之半；RD带束层支撑宽度边缘点半；P充气内压；N胎体帘线总根数；Tb带束层周向内压总应力；TB钢丝圆周向内压总压力；TC胎体单根帘线张力。图1轮胎断面内轮廓示意图18二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型2.受力分析根据虚功原理式中，f(x)为带束层与胎体层间的接触压力；dm为胎里冠部顶点在径向发生一无限小的虚位移；dv为

7、胎腔容积相应变化量；p为内压；Pdv为胎腔储能增量；dλ(x)为接触压力f(x)的位移。19二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型Pdv-2rkFdm=0式中，F为胎冠区断面周向单位长度所对应的带束段之总接触压力。20二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型3.胎腔容积4.轮辋点间椭圆胎里曲线弧长拟合5.令，可得21二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型式中22二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型6.带束周向总内压应力Tb式中23二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型7.钢丝圆周向内压总压力TB

8、图2周向力平衡考察24二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型YZ平面上周向力之平衡方程式中，Σ曲线ABMKM’B’A’绕Y轴旋转/2生成的子午胎内腔曲面；d上的面元，其法向向外；iX轴向单位矢量。25二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型积分面为曲线MKM’绕轴旋转/2而生成的曲面’。如果Tb＝0，Tb+2TB=S0P式中S0=b(2rm+a/2)TB=（S0P-Tb）/2TB=S0P/2（2-1）26二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型8.胎体单根帘线张力T