陰雨天氣下,汽車引發(fā)的道路交通事故比正常情況下高得多,主要原因之一就是滑水的產(chǎn)生。為了改善輪胎的滑水性能,保障人身安全以及減小財(cái)產(chǎn)損失,多數(shù)學(xué)者展開(kāi)基于結(jié)構(gòu)特性對(duì)輪胎滑水性能影響的研究,很少通過(guò)流體域特性表征滑水性能。因此,綜合輪胎非線性與流場(chǎng)特性進(jìn)行輪胎滑水性能分析是一重要技術(shù)方向。本文旨在研究輪胎滑水流固耦合數(shù)值模擬分析方法,從流場(chǎng)特性方面分析輪胎滑水性能機(jī)理,結(jié)合流場(chǎng)特性所得規(guī)律,提出提升滑水性能的花紋結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,這對(duì)于高性能輪胎的設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。本文分析了輪胎在濕滑路面上發(fā)生滑水現(xiàn)象的相關(guān)機(jī)理及影響因素,結(jié)合當(dāng)前研究過(guò)程中所用到的數(shù)值方法,對(duì)本研究中所涉及到的控制方法及模擬算法做了選擇。本研究將通過(guò)ANSYS workbench平臺(tái)以185/60 R15型垂直花紋輪胎作為研究對(duì)象,搭建了輪胎-路面殼體模型,其有效性通過(guò)設(shè)計(jì)該型號(hào)輪胎的徑向剛度試驗(yàn)得以驗(yàn)證。以該輪胎模型為滑水仿真對(duì)象,探究了單、雙向流固耦合兩種算法下的仿真分析,并做出了不同耦合算法對(duì)胎面動(dòng)水壓力的對(duì)比分析,最后將兩種耦合算法下所得滑水速度與Dunlap滑水經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)果比對(duì)驗(yàn)證,不僅說(shuō)明了該輪胎滑水... 

【文章來(lái)源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

012年至2019年我國(guó)汽車存有量Fig.1.1China"svehiclestockfrom2012to2019

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論2（a）（b）圖1.2雨天道路交通安全事故Fig.1.2Roadtrafficaccidentsinrainydays車輛行駛的安全性一方面受駕駛司機(jī)的個(gè)人駕駛習(xí)慣，另一方面和道路以及行車環(huán)境因素極為相關(guān)。在下雨天所引發(fā)的汽車道路交通事故比正常晴天情況下要高很多，主要原因之一就是滑水的產(chǎn)生。為了改善輪胎的滑水性能，保障人身安全以及減小財(cái)產(chǎn)損失，迫切需要開(kāi)展更深一步的輪胎抗滑水特性研究。出于對(duì)汽車駕駛安全的綜合考量，歐盟地區(qū)和其他地區(qū)國(guó)家紛紛出臺(tái)了新的輪胎標(biāo)簽法，對(duì)車輛行駛輪胎的濕滑性能方面提出了更為嚴(yán)格的要求。因此，如何有效地提升車輛輪胎滑水性能，盡可能的避免因滑水造成的交通事故損失是當(dāng)前輪胎科研工作人員急需解決攻克的一個(gè)重要問(wèn)題。目前，基于輪胎流場(chǎng)特性，通過(guò)分析流體運(yùn)動(dòng)的形式進(jìn)而探究輪胎滑水性能機(jī)理的研究還鮮有涉及。因此，綜合輪胎非線性與流場(chǎng)特性進(jìn)行輪胎滑水性能的分析是一個(gè)具有重要意義的技術(shù)方向。本文旨在研究輪胎滑水流固耦合數(shù)值模擬分析方法，從輪胎流場(chǎng)特性方面分析輪胎滑水性能相關(guān)機(jī)理，結(jié)合流場(chǎng)特性所得規(guī)律，提出提升滑水性能的花紋結(jié)構(gòu)優(yōu)化改型方法，這對(duì)于高性能輪胎的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。1.2輪胎滑水性能研究現(xiàn)狀輪胎在積水路面的滑水性能很大程度地影響到汽車的駕駛安全性，相關(guān)科研人員早期的研究工作已證實(shí)了這一點(diǎn)，并且對(duì)輪胎的滑水性能的研究投入了相當(dāng)?shù)木εc物力�，F(xiàn)有的相關(guān)科研成果文獻(xiàn)表明，汽車輪胎滑水的機(jī)理性研究以及性能提升研究成果顯著。通過(guò)對(duì)此相關(guān)成果的概括總結(jié)不難發(fā)現(xiàn)，陰雨天氣下車輛輪胎與積水道路面相互之間的力學(xué)作用分析途徑大體可分為三大類研究方法，無(wú)論是國(guó)內(nèi)研究或是國(guó)

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論4復(fù)雜花紋輪胎模型的臨界滑水速度。2000年，Seta等[6]科研人員基于MSC.Dytran計(jì)算機(jī)輔助仿真軟件揭示了指定輪胎轉(zhuǎn)速下的滑水模擬分析，并設(shè)計(jì)了相同工況下的滑水試驗(yàn)。得出水流產(chǎn)生的動(dòng)壓力與汽車行駛速度正相關(guān)，仿真和試驗(yàn)接觸印跡四周水流對(duì)比，如圖1.3所示。（a）仿真（b）試驗(yàn)圖1.3輪胎周邊水流分布仿真與試驗(yàn)對(duì)比Fig.1.3Simulationandexperimentalcomparisonofwaterflowdistributionaroundthetire2001年，Persson等[7]為了獲知雨水天氣下，汽車在積水道路行駛抓地系數(shù)會(huì)隨積水增加迅速降低的原由，在已有相關(guān)結(jié)論指導(dǎo)下，結(jié)合粘彈性相關(guān)理論對(duì)濕滑行駛這一過(guò)程綜合探究，總結(jié)出了輪胎變形情況下求解汽車抓地系數(shù)的方法。2001年，Okano等[8]通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真軟件MSC.Dytran分別模擬仿真出多款基于簡(jiǎn)單胎面花紋形式的溝槽輪胎所對(duì)應(yīng)的臨界滑水速度預(yù)測(cè)值，并通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)獲得檢測(cè)數(shù)據(jù)與仿真模擬值進(jìn)行對(duì)比分析，證明模擬方法的有效性。該仿真模型通過(guò)拉格朗日方程和歐拉方程模擬輪胎滑水過(guò)程的輪胎變形和水流流動(dòng)。2002年，Rooney等[9]對(duì)全地形車輛輪胎在干、濕表面的滾動(dòng)阻力和打滑性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并通過(guò)接觸區(qū)域接地形狀和壓力分布優(yōu)化胎面花紋以改善水流通過(guò)量。2006年，Cho等[10]通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真模擬的方法分析探究了復(fù)雜溝槽輪胎在有積水層濕滑路面上的打滑性能，并且采用耦合方法攻克了胎面與周圍水流之間的復(fù)雜接觸難題。2007年，Ong等[11]主要以結(jié)構(gòu)力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)等為基礎(chǔ)，對(duì)輪胎滑水模型的搭建提供了理論支持，明細(xì)了滑水過(guò)程的有關(guān)機(jī)理。模型仿真方面通過(guò)構(gòu)建完善可靠的輪胎三維仿真模型，在輪胎-水膜-路面三方面間的相互作用分析上取得十分突出的成果，極大推進(jìn)了今后輪胎滑水性能?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于路表分形摩擦理論的整車雨天制動(dòng)性能模擬[J]. 黃曉明,曹青青,劉修宇,陳嘉穎,周興林.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2019(03)
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博士論文
[1]花紋結(jié)構(gòu)對(duì)輪胎花紋溝噪聲和滑水性能影響規(guī)律及協(xié)同提升方法研究[D]. 周海超.江蘇大學(xué) 2013

碩士論文
[1]輪胎花紋排水性的有限元仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 孫熙林.青島科技大學(xué) 2019
[2]輪胎滑水與噪聲性能關(guān)系及協(xié)同提升方法研究[D]. 錢浩.江蘇大學(xué) 2019
[3]積水路面輪胎抓著性能仿真研究[D]. 閆治仲.吉林大學(xué) 2017
[4]基于ABAQUS的子午線輪胎的非線性有限元分析[D]. 杜春娟.重慶交通大學(xué) 2012
[5]汽車輪胎在泥濘路面行駛過(guò)程三維有限元計(jì)算[D]. 唐宏.華中科技大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3597187