子午线轮胎性能的多目标优化研究

摘要

作为汽车的重要组成部件，轮胎在工作状态下主要承受周期变化的载荷作用，其使用寿命主要取决于轮胎的疲劳性能和磨损性能，而这些性能之间又是相互制约的。70年代以来，有限元分析技术成为人们认识轮胎结构的力学性能强有力的工具，并且基于有限元分析技术发展了一系列轮胎现代设计理论与方法，有效地提高了轮胎的性能。
　　 本文应用ABAQUS软件的非线性分析技术，以12.00R20载重子午线轮胎为研究对象，建立了应力应变场的有限元分析模型，进行了静态加载工况的分析，利用轮胎载荷-下沉量、充气后的断面宽和外周长变化试验对有限元分析结果进行考证。同时，对轮胎材料参数包括橡胶材料参数和各钢丝帘线材料参数进行了系统的灵敏度分析，寻找出了对轮胎的疲劳性能和磨损性能影响较大的材料结构和参数。
　　 以提高轮胎疲劳性能和磨损性能为优化目标，结合有限元分析、正交试验设计、神经网络和进化算法等建模和优化技术，建立轮胎结构优化方法。并对轮胎结构材料进行优化，轮胎疲劳性能和磨损性能均得到改善。
　　 本文研究的多目标优化方法具有广泛的应用范围，利用神经网络的数值拟合，不需针对具体优化要求构建数学模型。利用有限元分析代替样机试验，大大减少现场的实际试验次数，具有明显的实际意义和应用价值。本文的优化方法能较好地对多目标问题进行求解，并能给出多个候选解，是解决轮胎多目标优化问题的一种有效方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1工程背景与研究意义

1.1.1课题来源

1.1.2研究目的及研究意义

1.2轮胎优化技术研究现状

1.3轮胎疲劳及磨损的国内外研究现状

1.3.1轮胎疲劳的国内外研究现状

1.3.2轮胎磨损的国内外研究现状

1.4本文研究内容

第二章轮胎多目标优化方法理论基础

2.1人工神经网络

2.1.1误差反向传播(BP)神经网络

2.1.2径向基(RBF)神经网络

2.2试验设计

2.2.1试验设计的基本原理

2.2.2正交试验设计

2.3数值优化方法的研究

2.3.1遗传算法

2.3.2多目标进化算法(MOGA)

2.3.3数值优化方法的研究

2.4本章小结

第三章轮胎有限元分析和试验验证

3.1有限元模型的建立

3.1.1材料本构模型的选择

3.1.2橡胶本构模型的选择

3.1.3橡胶—帘线材料模型选取

3.2载荷工况及边界条件

3.2.1过盈工况

3.2.2装配工况

3.2.3充气工况

3.2.4静态加载工况

3.3模型验证

3.4本章小结

第四章轮胎磨损性能优化

4.1引言

4.2轮胎磨损优化模型

4.2.1设计变量的选取

4.2.2 目标函数的选取

4.2.3优化磨损性能的数学模型

4.3优化过程分析

4.3.1正交试验设计

4.3.2数值拟合

4.3.3优化搜索

4.4结果分析与讨论

4.5本章小结

第五章轮胎性能的多目标优化研究

5.1轮胎优化所面对的几个问题

5.1.1轮胎性能的整体性

5.2.2轮胎优化函数的复杂性

5.2子午线轮胎磨损性能和耐久性能的材料和结构优化

5.2.1评价指标的选取

5.2.2设计变量的选取

5.2.3多目标进化算法全局寻优过程

5.2.4结果分析与讨论

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1本文主要结论

6.2 工作展望

参考文献

致 谢

硕士期间发表论文