R子午线轮胎的有限元分析.PDFVIP

2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 6.50R16 子午线轮胎的有限元分析 洪宗跃 徐立 赵平 北京橡胶工业研究设计院 -1- 2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 6.50R16 子午线轮胎的有限元分析 6.50R16 Radial Tire Finite Element Analysis 洪宗跃 徐立 赵平 （北京橡胶工业研究设计院） 摘 要：本文建立了轻卡子午线轮胎6.50R16 的三维非线性有限元模型，来模拟轮胎的轮 辋定位－充气－加静负荷的过程。模型中考虑了橡胶材料的非线性和不可压缩性、帘线－橡 胶复合材料的各向异性、轮胎大变形导致的几何非线性以及轮胎与轮辋、轮胎与路面的接触 非线性边界条件。通过有限元分析，得到了子午线轮胎在充气压力和静负荷作用下的变形和 等效Cauchy 应力分布情况以及接地区的压力分布情况 ，并将计算结果与试验结果进行了比 较，两者吻合得很好。 关键词：子午线轮胎，有限元，橡胶，非线性 Abstract : A 3-D nonlinear finite element model of light car radial tire (6.50R16) is built to simulate the process of positioning rim, inflating and adding vertical load. The nonlinear mechanical properties and incompressibility of rubber materials, the anisotropy of cord-rubber composites, the geometric nonlinearity due to large deformation, the nonlinear boundary conditions resulting from the contact of tire with rim and road are considered in this model. The results of deformation and equivalent stress distribution of -2- 2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 this radial tire under inflation and vertical load, and the contact pressure distribution of the ground-contact area by finite element analysis are presented and compared with the experimental results. It is demonstrated that they are in a great agreement. Keywords ：radial tire ，finite element ，rubber ，nonlinear 1 概述 随着有限元计算方法在实际应用中的推广，越来越多的复杂结构（例如轮胎）的设计评 估采用这一种非常有效的数值工具。通过有限元方法可以比较真实地模拟轮胎的几何形状、 载荷、边界条件以及材料性质，进而预测我们难于通过实验来测知的轮胎内部应变和应力。 有限元分析可以提供非常有用的信息，因此可以减少制造轮胎模具，降低试验费用，缩短生 产周期。有限元分析技术作为轮胎技术领域的一个重要组成部分，分析几乎已经涉及轮胎结 构力学性能的分析和设计的各个方面，正在朝着一个更加美好的方向前进。它可以减少或取 代部分轮胎试验，成为现代设计所依靠的基本手段，它的应用提高了轮胎结构的设计水平和 效率。 由于轮胎是由橡胶、帘线－橡胶复合材料组