基于光学原理的轮胎-路面接触现象试验研究

基于光全反射的光学原理设计测量轮胎接地压力分布的试验台架。对影响试验台架校准的因素包括相机系统、环境光以及校准材料进行研究。为准确获取轮胎接地压力分布的边界,对比了多种图像分割算法,通过联合分割优化算法将图像中轮胎与玻璃的接触区域与非接触区域进行有效分割。将光学方法与Tekscan压力传感器获取的接地压力分布进行了对比,结果表明光学方法与Tekscan压力传感器得到的轮胎接地压力分布特性指标具有较高的一致性,证明了光学方法的可靠性。在此基础上研究了轮胎动态接地压力分布。

轮胎动态接地压力分布的光吸收法测量研究

设计光吸收法试验台架,通过图像处理算法及对负荷、充气压力、外倾角、侧偏角的控制,获得轮胎动态接地压力分布。图像处理算法如下:拍摄轮胎接地印痕图像,通过图像矫正、灰度化、滤波去噪及图像分割获取图像中轮胎与路面接触区域,再通过校准机构获取图像灰度与轮胎接地压力的相关性,将轮胎接地印痕图像转化为接地压力分布图。以规格为205/55R16的非对称花纹子午线轮胎为例,利用试验台架对轮胎动态接地印痕进行测量,获取不同工况下轮胎接地压力分布及接地印痕特征值,轮胎计算负荷相对误差绝对值基本小于10%,验证了光学试验台架的有效性。

轮胎断面的约束方式对有限元分析的影响

有限元分析技术在轮胎行业已经得到了广泛的应用,但如何便捷、精确的获取真实的轮胎模型仍值得进行研究。本文主要研究采用不同的约束方式对轮胎断面进行测绘建模对轮胎有限元分析造成的影响。以205/55R16半钢子午线轮胎为例,分别对自由状态和使用轮辋卡板约束状态下的轮胎断面进行测绘,并以此为基础进行了有限元建模。在建立有限元模型时,选用了Neo-Hooke本构模型描述橡胶材料,Rebar模型描述橡胶–帘线材料。对轮胎的接地印迹、径向刚度和充气外轮廓进行了有限元分析,以此与实际轮胎的试验结论进行对比,寻找更加合理的建模方式。结果表明,对于充气外轮廓来说,轮辋约束状态下的断面更符合建模要求。而对于接地印迹和径向刚度来说,自由状态下的断面更符合建模要求。