胎面花纹刚度特性研究及其试验平台开发

摘要

胎面花纹是轮胎与路面的直接接触部位。刚度是胎面花纹的重要性能参数，它决定着胎面的整体力学性能，对轮胎的制动、转弯、噪声和侧偏等性能都有着重要影响。本文以典型全钢子午胎胎面花纹块为研究对象，采用理论建模与试验研究相结合的方法，结合有限元仿真技术对其刚度特性进行系统研究，为高性能子午线轮胎的研制奠定基础，这不仅具有重要的理论意义，还有着广泛的应用价值。
　　首先，花纹块刚度理论模型的研究。在等截面及变截面花纹块变形特性国内外研究的基础上，提出考虑花纹块形状因子及压缩应变修正系数的计算方法，基于此得到新的刚度理论模型；从花纹截面形状、截面长宽比系数、布置角度及拔模角度等几个方面对花纹块刚度影响因素进行分析，并对典型花纹块刚度值作出预测。
　　其次，研制花纹块刚度测试平台。开发的刚度测试平台结构主要包括法向加载机构、水平进给机构、切向力测试机构及花纹试样夹具等模块。此外，还完成该平台的数据采集及伺服控制系统的设计开发工作。这将为实现胎面花纹刚度试验研究奠定技术基础，是花纹刚度特性研究的有效工具。
　　然后，花纹块刚度特性的试验研究。对典型全钢子午胎胎面花纹块硫化模具进行设计，并完成花纹试样制备；基于开发的试验平台，对六种不同几何形状花纹块的刚度特性进行试验研究，揭示滑移速度及加载载荷等因素对刚度特性的影响规律。与此同时，对理论模型的有效性进行验证。
　　最后，花纹块刚度特性的仿真分析与优化。为拟合橡胶本构模型参数，对橡胶材料力学性能进行测试。采用CATIA三维软件对不同几何形状的花纹块进行几何建模；采用 ABAQUS有限元软件建立胎面花纹刚度特性有限元分析模型，基于此，对不同花纹块的接地压力及剪切应力分布规律等刚度特性进行研究。采用正交设计方法对花纹块结构进行优化，以获得最优参数组合，为提高轮胎花纹刚度提供依据。

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第1章 绪 论

1.1课题的来源与背景

1.2研究目的与意义

1.3国内外研究现状

1.4本文的主要研究内容

第2章 胎面花纹块刚度的理论模型研究

2.1引言

2.2等截面花纹块刚度的理论模型

2.3变截面花纹块刚度的理论模型

2.4花纹块刚度影响因素研究

2.5典型花纹块刚度值预测

2.6本章小结

第3章 胎面花纹块刚度的测试平台开发

3.1引言

3.2测试平台的工作原理

3.3测试平台的结构设计

3.4测试平台的伺服控制与数据采集系统

3.5本章小结

第4章 典型胎面花纹块刚度特性的试验研究

4.1引言

4.2花纹块试样的制备

4.3刚度试验测试方法

4.4结果分析与讨论

4.5本章小结

第5章 典型胎面花纹块刚度特性的仿真分析

5.1引言

5.2胎面橡胶材料的力学性能测试

5.3胎面花纹块的有限元建模

5.4花纹块刚度特性分析

5.5花纹块结构参数优化设计

5.6本章小结

结论

不足及展望：

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢