【摘要】：輪胎實(shí)際工作過程中呈現(xiàn)熱機(jī)耦合力學(xué)特性,Michelin輪胎試驗(yàn)研究表明,溫度升高能導(dǎo)致乘用車輪胎附著力降低接近10%,影響車輛的安全性。目前,國內(nèi)外學(xué)者主要關(guān)注側(cè)偏工況下輪胎熱機(jī)耦合試驗(yàn)現(xiàn)象的簡(jiǎn)單數(shù)值表達(dá),對(duì)于載荷、速度、胎壓及溫度多因素強(qiáng)耦合復(fù)雜工況下的輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性機(jī)理及建模研究還不夠透徹。本文針對(duì)這些問題開展實(shí)驗(yàn)和理論研究,揭示輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性機(jī)理,建立熱機(jī)耦合力學(xué)特性理論模型和高精度半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并探討其對(duì)車輛操縱穩(wěn)定性影響。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1)建立輪胎力學(xué)特性理論模型。重點(diǎn)關(guān)注與輪胎溫升特性密切相關(guān)的載荷、速度和胎壓對(duì)輪胎力學(xué)特性的影響,在前人工作基礎(chǔ)上,通過實(shí)驗(yàn)研究載荷和胎壓對(duì)接地印跡半長(zhǎng)和胎體剛度的影響規(guī)律,確定其非線性耦合描述方程,結(jié)合胎/路動(dòng)態(tài)摩擦特性表達(dá),建立輪胎復(fù)合工況力學(xué)特性理論模型,重點(diǎn)分析載荷和胎壓耦合作用下輪胎縱滑剛度和側(cè)偏剛度的非線性變化,在不考慮輪胎熱力學(xué)效應(yīng)的前提下,揭示了載荷和胎壓對(duì)輪胎力學(xué)特性的耦合作用機(jī)理,為下一步建立輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性理論模型奠定基礎(chǔ)。2)輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性理論模型研究。重點(diǎn)關(guān)注縱滑及側(cè)偏工況下輪胎狀態(tài)參數(shù)對(duì)輪胎溫度特性的影響以及溫度特性對(duì)力學(xué)特性的影響。通過分析胎面溫度特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)并結(jié)合輪胎溫升機(jī)理,引入含變載效率因子和胎壓影響因子的應(yīng)變能耗散描述方程,結(jié)合隨速度線性遞增的胎面/環(huán)境換熱系數(shù),建立包含載荷、速度和胎壓影響的物理溫度模型;結(jié)合輪胎線性區(qū)力學(xué)特性以及溫度對(duì)橡膠剪切模量影響,分析溫度對(duì)輪胎(縱滑和側(cè)偏)剛度特性的影響機(jī)理;結(jié)合輪胎非線性區(qū)力學(xué)特性和橡膠摩擦特性試驗(yàn)以及時(shí)溫等效方程,研究溫度和滑移速度耦合影響下的胎/路面動(dòng)摩擦特性;根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程分析了胎壓隨溫度變化規(guī)律,建立胎壓變化方程;聯(lián)合輪胎力學(xué)特性、溫度特性、橡膠材料特性和胎壓特性模塊,最終建立輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性理論模型。理論模型能夠反映輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性機(jī)理,并為半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拈_發(fā)提供理論指導(dǎo)。3)建立輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性高精度半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＝Y(jié)合Uni Tire半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途雀�、預(yù)測(cè)性好以及靈活的“Plug-in”動(dòng)摩擦特性表達(dá)的優(yōu)勢(shì),引入含“剛度衰減因子”的載荷、胎壓和溫度三者耦合輪胎縱滑及側(cè)偏剛度非線性表達(dá)式,和含“溫度等效因子”的溫度和滑移速度耦合胎/路動(dòng)摩擦特性,以及包含載荷、胎壓和溫度影響的曲率因子表達(dá)式,建立輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性高精度半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?拓展了輪胎模型適用范圍并提升了模型精度。4)研究輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性對(duì)整車操縱穩(wěn)定性影響。將輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性實(shí)用高精度半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)用于整車仿真,探究Fishhook和穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)工況下輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性對(duì)整車操縱穩(wěn)定性的定性影響。輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性顯著降低輪胎極限附著力,降低車輛能夠達(dá)到的極限側(cè)向加速度,同時(shí)車輛輪荷分布及胎壓差異會(huì)與輪胎熱機(jī)耦合力學(xué)特性共同作用,改變車輛動(dòng)力學(xué),影響車輛的安全性。
【圖文】：

圖 2.8 接地印跡半長(zhǎng)仿真值隨胎壓變化 圖 2.9 接地印跡半長(zhǎng)仿真值隨載荷變化無量綱垂直載荷znF 和無量綱胎壓nP 表達(dá)式如下：zn z z 0 n0F F F P P P································ (2-15)考慮胎壓和垂直載荷影響后，胎體縱向平移剛度剛度cxK 、側(cè)向平移剛度cyK 、側(cè)向彎曲剛度cbK 和扭轉(zhuǎn)剛度 N 的表達(dá)式為：0000cx cx ncy cy ncb cb nnK K PK K PK K PN N P ···································· (2-16)考慮胎壓和載荷影響后，輪胎縱滑及側(cè)偏剛度表達(dá)式為：2 202 2znx t tFK a k a kP ··································(2-17)

圖 2.8 接地印跡半長(zhǎng)仿真值隨胎壓變化 圖 2.9 接地印跡半長(zhǎng)仿真值隨載荷變化無量綱垂直載荷znF 和無量綱胎壓nP 表達(dá)式如下：zn z z 0 n0F F F P P P································ (2-15)考慮胎壓和垂直載荷影響后，胎體縱向平移剛度剛度cxK 、側(cè)向平移剛度cyK 、側(cè)向彎曲剛度cbK 和扭轉(zhuǎn)剛度 N 的表達(dá)式為：0000cx cx ncy cy ncb cb nnK K PK K PK K PN N P ···································· (2-16)考慮胎壓和載荷影響后，輪胎縱滑及側(cè)偏剛度表達(dá)式為：2 202 2znx t tFK a k a kP ··································(2-17)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.341

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7 殷e，

本文編號(hào)：2702984