重载轮胎面内欧拉梁模型及耦合振动特性研究

针对重载子午轮胎扁平比接近1的结构特点,考虑柔性胎体与胎侧的耦合特性,建立面内刚柔耦合轮胎模型,并开展模态试验和振动响应分析。考虑胎体的弯曲效应,将胎侧等效为具有集中质量的分段弹簧,建立柔性胎体与胎侧的耦合的重载轮胎面内解析模型;开展重载轮胎面内胎体与胎侧耦合的试验模态测试与分析方法研究,获取重载轮胎面内柔性胎体与胎侧耦合的各阶固有频率,并利用重载轮胎试验和解析模态参数,采用遗传算法对轮胎的结构参数进行辨识;利用有限差分法,推导基于轮胎几何、结构参数的三参数的解析等效刚度参数,建立有限自由度的重载轮胎面内刚柔耦合模型,并开展重载轮胎面内耦合模态和振动特性研究和试验验证。理论分析与试验结果表明:(1)基于胎体与胎侧耦合的模态分析方法可表征重载轮胎300Hz内的振动;(2)基于欧拉梁和有限差分法的重载轮胎刚柔耦合模型可准确表征柔性胎体和胎侧的耦合振动特征;(3)重载轮胎刚柔耦合模型能在离散自由度为80的条件下实现较高的模态预测精度,预测误差保持在5%以内;(4)Newmark-β数值算法和刚柔耦合轮胎模型能够实现轮胎面内时域振动响应的准确模拟。

考虑充气压力效应的重载轮胎面内振动模态建模及参数辨识

针对重载轮胎胎侧径向长度和胎体宽度比值(扁平比)接近1的结构特点,提出考虑不同充气压力的轮胎面内中低频试验模态分析、动力学建模和参数辨识方法。基于欧拉梁理论,考虑胎体面内弯曲、充气压力引起的胎体梁轴向力和充气压力敏感的胎侧径向刚度,建立轮胎柔性胎体-周向分布胎侧单元-轮毂质量块耦合动力学方程;考虑柔性胎体与周向分布胎侧单元的耦合效应,开展重载轮胎不同充气压力的面内振动模态试验,获取轮胎不同充气压力的共振频率试验值;以重载轮胎不同充气压力的面内共振频率试验值和解析解的误差作为目标函数,利用遗传算法对轮胎的未知结构参数进行辨识,并对高阶模态的固有频率进行预测。结果表明:(1)重载轮胎的面内振动体现为柔性胎体与周向分布胎侧单元的耦合振动,其中在0～180 Hz内为同向振动,在180～300 Hz内为反向振动;(2)随着充气压力的增加,重载轮胎各阶共振固有频率增大;(3)充气压力引起的胎体轴向力的变化和充气压力敏感的胎侧径向刚度效应可表征不同充气压力的轮胎面内振动特性。

基于弹性基础柔性梁的重载轮胎面内胎体与胎侧耦合建模及参数辨识

提出一种针对胎侧径向长度和胎体宽度比值(扁平比)接近1的重载子午轮胎的面内中低频试验模态分析、动力学建模和参数辨识方法。针对重载轮胎扁平比大的特点,开展柔性胎体与周向分布胎侧单元耦合的试验模态测试方法研究;建立考虑胎体面内弯曲和充气效应、胎侧惯性力和分段刚度的胎体-周向分布胎侧-轮毂耦合动力学模型,推导轮胎面内耦合固有频率解析解;开展结构参数辨识研究,预测高阶模态固有频率。结果表明:(1)重载轮胎在0~180 Hz和180~300 Hz频段内分别为柔性胎体与周向分布胎侧单元的同向与反向振动;(2)基于柔性胎体-周向分布胎侧单元-轮毂质量块耦合的模态分析和动力学建模方法可准确表征300 Hz范围内重载轮胎面内振动特征。

重载轮胎面内柔性环振动建模与试验

提出一种针对胎侧径向长度和胎体宽度比值(扁平比)接近1的重载子午轮胎的面内振动建模与试验模态分析方法。基于弹性基础柔性环模型对重载轮胎的面内振动进行分析,建立胎体柔性环模型,并考虑胎侧惯性力和分段刚度对胎体与轮辋耦合振动的影响,建立轮辋固定支撑条件下的重载轮胎面内耦合振动动力学方程;利用模态展开方法,推导轮胎胎体与胎侧耦合固有频率的解析解;基于重载轮胎面内试验模态参数,利用遗传算法对轮胎的结构参数进行辨识,并开展高阶模态固有频率预测研究。理论分析和模态试验结果均表明:基于胎体与胎侧耦合的试验模态分析和基于弹性基础柔性环模型的建模方法可准确表征重载轮胎胎体和胎侧的耦合振动特征,该建模和测试方法可将重载轮胎的分析频率由0~160 Hz扩展至0~300 Hz。

基于边界分析的重载轮胎滚动过程接地角和印记非对称性分析与验证

基于解析弹性基础的柔性胎体模型,并考虑胎体圆环的径向变形与切向变形之间的耦合关系,为重载大扁平比轮胎建立了柔性环二维轮胎低频动力学模型。采用接地边界求解方法探究了轮胎的接地滚动过程中的接地角和接地印记的非对称特性,并进行了轮胎接地刚度和接地印记非线性实验验证。结果表明:采用接地边界求解可准确计算接地角和接地印记;基于胎内应变传感器的接地印记估计方法可间接测量轮胎滚动过程中的接地印记。

加强型胎圈设计在高重载产品上的应用

主要介绍加强型胎圈设计在全钢子午胎高重载产品上的应用,重点阐述生产胎圈部位钢丝包布型胶设备和专用成型机(二次法成型机)的组成和结构特点,以及描述加强型胎圈子口部位的结构设计、成品室内实验性能。采用该技术后确保钢丝包布端点变形后不易松散;子口型胶增加填充胶作用,减少胎体钢丝和钢丝包布之间应力作用,降低子口裂几率,同时提高轮胎耐载性能。

大扁平比胎侧曲梁分段解析刚度建模及验证

以重载大扁平比(扁平比为1)轮胎为研究对象,基于连续弹性基础的柔性胎体模型为基础,考虑柔性胎体与连续胎侧的耦合振动,建立基于连续弹性基础的柔性胎体轮胎动力学模型;建立了考虑弦预紧效应和结构弯曲特性的胎侧分段解析刚度模型;分析了胎侧曲梁几何和结构参数对胎侧分段刚度、轮胎传递特性及模态频率的影响规律。结果表明:大扁平比胎侧曲梁的径向分段刚度与胎侧曲梁的几何、结构和充气压力参数直接相关;基于胎侧曲梁分段解析刚度模型可实现对轮胎模态频率及传递特性优化设计。

大扁平比胎侧解析刚度建模及轮胎动力学分析

针对重载轮胎大扁平比结构建模问题,从动力学建模、实验模态分析、结构参数辨识等方面,基于解析弹性基础的欧拉梁模型,对重载轮胎的柔性胎体和大扁平比胎侧曲梁的低频动力学特性开展研究,建立了考虑充气预紧力的欧拉梁胎体模型,利用实验模态方法,探究了不同充气压力下的柔性胎体振动特性;考虑胎侧曲梁预紧力弦效应和结构弯曲效应,建立了大扁平比胎侧曲梁解析刚度模型;基于模态测试结果,进行柔性胎体与解析胎侧结构参数辨识。研究结果表明:在0~180 Hz频率范围内,重载轮胎以结构周向弯曲振动为主,可利用基于弹性基础的柔性梁模型表征;大扁平比胎侧曲梁的解析刚度与胎侧的几何、结构和充气压力参数直接相关;轮胎充气压力影响柔性胎体梁的轴向预紧力和胎侧的弦刚度,进而影响轮胎弯曲振动特性。

基于解析弹性基础的重载轮胎动力学建模与分析

以重载大扁平比轮胎为研究对象,基于弹性基础的柔性胎体模型为基础,分别从大扁平比胎侧曲梁的刚度建模、基于解析弹性基础的轮胎动力学建模两方面开展研究。建立考虑预紧力弦效应和结构弯曲效应的大扁平比胎侧曲梁解析刚度模型,并研究胎侧曲梁非均匀截面特性和几何、结构参数对解析刚度的影响规律。结果表明:①重载轮胎在0~180 Hz范围以结构周向弯曲振动为主,与基于弹性基础的柔性梁模型一致;②大扁平比胎侧曲梁的解析刚度与胎侧的几何、结构和充气压力参数直接相关;③轮胎充气压力影响柔性胎体梁的轴向预紧力和胎侧的弦刚度,进而影响轮胎弯曲振动特性。