基于ABAQUS的积水路面轮胎滑水性能研究

随着道路交通网络的不断发展,行车安全已经成为当今社会关注的焦点之一。特别是在恶劣天气条件下,如:雨天,车辆在积水路面上高速行驶时,由于动水升力的存在,很容易出现“滑水”现象,从而导致事故的发生。文章深入分析了轮胎在积水路面上的滑水性能,以提高车辆的行驶稳定性和安全性。首先,使用ABAQUS建立205/55R16子午线轮胎有限元模型,并且对其进行了静力学分析。接着,基于流固耦合方法,构建了一个包含轮胎、水层和路面的复杂耦合模型。在这个模型中,考虑了轮胎充气压力、水层厚度、轮胎垂向负载以及胎面磨损4个关键因素。有限元模拟分析结果表明,轮胎充气压力和垂向载荷的增大都会导致车辆在积水道路上的极限滑水速度增大;相反,胎面磨损和水层厚度的增大,则会导致车辆在积水道路上的极限滑水速度减小。其中,充气压力对滑水性能影响较大,相同条件下,车辆的极限滑水速度从1.7 bar下的72.43 km/h上升到了2.9 bar下的102.23 km/h。所以,雨天适当增大轮胎充气压力更有利于车辆行驶安全。

基于有限元和边界元的轮胎振动声辐射仿真计算

为考察轮胎振动声辐射的规律,本文从仿真计算的角度,以195/65R15型轮胎为研究对象,通过ABAQUS建立了多层复合结构轮胎有限元模型,计算了轮胎接地点在受到径向激励时各节点的振动速度,并将其转化为声学边界条件,在Virtual.Lab中利用间接边界元的方法计算了轮胎的辐射声压、声功率级以及远场指向性,同时考察了胎压,静载以及胎侧材料等对轮胎振动声辐射的影响.结果表明轮胎的振动噪声能量主要集中在各特征频率,而胎面和胎侧的振动是轮胎振动声辐射的主要噪声源.与此同时,胎压和静载对声辐射影响较大,而胎侧材料对声辐射的影响很小.这为轮胎在真实路谱激励下研究其振动声辐射奠定了基础,同时为轮胎滚动过程中振动声辐射的仿真计算提供了指导.

电动轮汽车转向特性的轮胎接地印迹研究

针对电动轮汽车各轮独立驱动与传统前轮偏转转向相结合出现滑移助力及偏转滑移转向机理认识不清的问题,建立电动轮汽车向左转的双轨2自由度模型,计算30、60 km/h转向工况各车轮所受载荷基础上,利用ABAQUS建立轮胎-路面有限元模型,仿真计算各电动轮轮胎与路面间印迹,法向与横向应力、应变。结果表明:右侧轮胎印迹比左侧大,后轮胎印迹在横向方向向外有明显扩大;各轮胎法向应力、横向应力、法向应变分别在横、横、纵向方向呈基本对称分布;60 km/h相对30 km/h转向各轮胎印迹均减小,左、右侧轮胎法向应力分布区域、峰值分别减小、增大,右前轮胎横向应力、应变增大,且横向应力最大值出现在靠近胎肩处,左侧轮胎横向应力、应变均下降。

轮胎-路面三维力解析模型的建立与简化方法

研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位移之间的力-位移多元非线性回归模型;该模型通过分析在三维力作用下轮胎不同位置处节点的变形和位移,实现了不同节点处的轮胎与路面之间作用力的求解,并通过改变充气断面尺寸、不同载荷下沉量等指标使模型有效性得到了验证,为设计并优化位移传感器的布局、提高测量结果的可信度,提供了理论依据.采用带有二次项的多元非线性回归模型对11.00R20载重子午线轮胎进行仿真计算.结果表明,在接地中心角θ不超过±15°范围内,回归模型的三维力预测值相对于预设值的误差不超过±2%.为在兼顾回归模型准确度的前提下,提高该模型的解算效率、降低由位移解算力过程的繁琐性,通过分析完整模型中各子项对力预测结果的贡献度,进一步提出了简化回归模型;当θ≤±15°时,各个节点处完整模型与简化模型均方根误差(RMSE)的最大值相差0.43 kN;当θ≤±9°时,两者差值减小至0.27 kN.分析结果表明,通过对安装在轮胎上的位移传感器所采集的数据进行处理,完整模型和简化模型均能实现轮胎与路面间相互作用三维力的预测和计算,但简化模型的适用范围比完整模型要窄.

考虑路面摩擦性能的自动驾驶汽车安全制动策略

针对现有自动驾驶研究大多忽略路面摩擦性能的问题,制备了5种不同级配的沥青混合料车辙板试件,基于Persson表面分形摩擦理论和轮胎‒路面三维有限元模型,求解沥青路面的动摩擦系数和附着系数,表征其摩擦性能,并使用Matlab/Simulink软件建立自动驾驶汽车的动力学控制模块,根据车辆期望制动减速度和道路摩擦性能逆向反推求解轮缸的制动压力值,实现自动驾驶汽车的制动过程。使用CarSim软件和Matlab/Simulink进行联合仿真,设定了下坡制动和曲线制动工况,分析了纵向坡度、弯道半径和道路超高等影响因素对自动驾驶车辆制动效能的影响。