轮胎骨架材料带束层的有限元分析.pdf

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1、研究·开发弹性体C，H20IN14A—08—E2L5，A2S4(4)Ⅷ：1E9R~I(2S3轮胎骨架材料带束层的有限元分析*李利，王瑞一，党栋，王振鲁(青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266061)摘要：使用ABAQUS有限元分析软件，考虑了轮胎材料的非线性、接触非线性及轮胎结构非线性等因素，建立了195／65R15半钢子午线轮胎三维有限元分析模型。探讨充气工况和静负载工况下轮胎及轮胎骨架材料带束层受力变形的情况，并对带束层不同部位帘线的受力及胎肩部位变形情况进行了分析。结果表明，带束层帘线径向受力分布与轮胎接地区域应力分布相似，按照中心

2、轴线对称分布，最大值出现在胎肩位置，约为142N；通过带束层帘线在胎肩部位变形分析可知，帘线在胎肩部位最大周向变形量约为16ITITI。关键词：子午线轮胎；静载荷；接触变形；带束层中图分类号：TBl15．1文献标识码：A文章编号：1OO5—3174(2O14)04一OO19—05子午线轮胎是复杂的结构体，由橡胶和橡胶／AutoCAD绘制的图1导入到ABAQUS中，然后钢丝帘线复合材料组成，在未充气时，不能承受较将二维图形转变成三维图。对轮胎模型进行属性大的载荷，但当充气压力达到一定程度时却能承定义，轮胎主要部件的材料特性参数如表1和表受较大

3、的载荷，满足模型性能的要求[1]。在轮胎2E所示。的运行中，骨架材料带束层是主要的受力构件之一胎冠一，轮胎的许多性能都与带束层密切相关[3]，例如操作性能、安全性能、耐磨性、牵引性、滚动阻力尼龙带束层／l钢丝带小胎侧等。因此，本文研究的重点是分析子午线轮胎在、胎体帘I束层胎充气工况下充气压力与轮胎外直径、断面宽度的关系以及在静载荷工况下带束层各层的应力分布规律、径向力曲线、胎肩位置的周向向变形曲线，对以后进行测量橡胶钢丝的粘合性能时所施加载蜃荷大小、试样弯曲范围有非常重要的指导意义。1轮胎有限元模型的建立本文所研究的轮胎的型号是195／65

4、R15。查阅橡胶工业手册，得到195／65R15子午线轮胎的密度／(g·em)1。l191．1411．181应囊势能YeohYeohYeoh设计尺寸，利用AutoCAD软件，绘制轮胎二维结阶数333Ci04。566i0．85050。7016构图，并将图形保存为*．dxf格式。图1为轮胎C2o—l7．55l3一O。2072—0．2683断面图及材料分布情况。C3o53。64070．00750．0915DO。OOl0。0010。001在ABAQUS中对轮胎进行建模，首先将褒2轮胎骨架材料的◆数4朗李利，等．轮胎骨架材料带束层的有限元分忻·23·

5、图15是带束层在胎肩部位周向变形图。小，应力值的分布可看作是关于接地中心点的对称图形；第一带束层应力值大于第二带束层。(3)从断面内带束层帘线径向力的分布情况可得出，第一带束层和第二带束层的最大值均在g胎肩位置，分别为142N和为85N，第一带束层的受径向力大于第二带束层。陵(4)从整体上看，第一、第二带束层胎肩处的周向变形趋势及变形量基本上是相同的，钢丝帘线在胎肩部位最大的变形量为16mm。分析获得了轮胎骨架材料带束层部位橡胶钢刷向弧长／mln丝复合体的应力分布规律、变形规律，为后续研究中动态加载量和变形量大小的问题提供了数据指图15带束

6、层胎肩部位周向变形囤导。同时可以根据带束层受力状况，帮助轮胎结从图15可以看出，节点1与节点2的变形趋构工程师评价带束层的设计方案。势及变形量基本上可以看作是相同的；胎肩部位的最大的变形量为16mm，且发生在带束层与地参考文献：接触的位置；随着周向长度的增大，胎肩的受力变[1]李丽娟，刘峰，杨学贵，等．子午线轮胎接触变形的非线性有形逐渐减小，直到距离地面最远距离的位置处，此限元分析[J]．合成橡胶工业，2000，23(5)：313—316．[2]缪红燕，徐鸿，计斌，等．子午线轮胎的有限元分析[J]．轮胎处的变形量最小；带束层胎肩位置的变形可

7、以看工业，2001(1)：16—20．作为关于轮胎轴线对称的图形；在接地端附近周[3]王云．橡胶／钢丝粘合强度动态测量理论及方法研究[D]．青向变形平缓而后急剧减小。岛：青岛科技大学，2012．[4]赵树高，杨学贵，邓涛，等．子午线轮胎接地问题的三维非线4结论性有限元分析研究[J]．轮胎工业，2001，21(11)：662—669．[5]赵腾伦．ABAQUS6．6在机械工程中的应用[M]．北京：中在4000N的静载荷和450kPa充气压力的国水利水电出版社，2007．作用下，对195／65R15子午线轮胎带束层内部进[6]徐枯．多工况下子午

8、线轮胎非线性有限元分析[D]．青岛：青岛科技大学，2009．行了以上分析，得出如下结论：[7]张翼，唐萌，余美娟，等．胎圈一轮辋接触问题的三维有限元(1)在轮胎非接地区域，带束层