载重轮胎接地压力模型研究

摘要

轮胎—路面相互作用压力直接关系着轮胎和路面结构的使用寿命以及车辆行驶安全性。路面设计中将轮胎接地压力模型假设为垂向双圆形均布压力模式，而轮胎对路面实际作用荷载呈复杂分布，且其分布对路面力学行为产生重要影响。因此，本文基于有限元法和能量等效原理，研究实际交通状况下轮胎接地压力分布，建立便于工程应用的轮胎接地压力模型，并提出圆形均布压力模式的等效转换系数，为路面设计分析提供简化有效的荷载模型。
　　本文首先采用大型非线性有限元软件ABAQUS，建立常用11.00R20子午线轮胎和沥青路面系统三维有限元模型。模型中考虑了轮胎的几何非线性和材料非线性，路面处理为粘弹性层状连续体系，二者之间为非线性接触关系。进而，分析光面轮胎静态、驱动、制动以及自由滚动状态下，轮胎接地压力的分布规律。使用MATLAB建立接地压力三维分布图，研究轮载和胎压等因素对轮胎自由滚动状态下垂向、水平纵向和水平横向接地压力分布规律的影响。并以双指数函数模型为基础，建立垂向接地压力模型解析函数。在此基础上，根据能量等效原理，将三维接地压力等效为圆形均布接地压力，计算不同轮载和胎压下的等效压力系数。对比分析两种接地压力作用下的路面响应，评价所建立的等效转换压力合理性。最后，建立带纵向花纹的子午线轮胎有限元模型，分析静态、驱动、制动和自由滚动状态下接地压力分布规律，研究轮载和胎压对花纹轮胎接地压力的影响，并与光面轮胎接地压力分布对比，计算等效圆形均布接地压力系数。

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第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 研究内容及思路

第二章 轮胎—路面有限元模型

2.1 轮胎有限元模型

2.2 沥青路面有限元模型

2.3 轮胎—路面接触状态

2.4 不同工况模拟方法

2.5 本章小结

第三章 光面轮胎接地压力分析

3.1 轮胎—路面系统有限元模型验证

3.2轮胎接地压力分布研究

3.3 轮胎垂向接地压力模型建立

3.4 本章小结

第四章 等效圆形均布接地压力系数

4.1 等效系数计算方法

4.2 等效接地压力对路面做的功

4.3 三维接地压力路面所做的功

4.4 等效压力系数

4.5 等效方法合理性分析

4.6 本章小结

第五章 带花纹轮胎接地压力分析

5.1 花纹轮胎有限元模型

5.2 接地压力分布

5.3 花纹轮胎等效圆形均布接地压力系数

5.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢