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產(chǎn)損失,多數(shù)學(xué)者展開基于結(jié)構(gòu)特性對輪胎滑水性能影響的研究,很少通過流體域特性表征滑水性能。因此,綜合輪胎非線性與流場特性進(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,從流場特性方面分析輪胎滑水性能機(jī)理,結(jié)合流場特性所得規(guī)律,提出提升滑水性能的花紋結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,這對于高性能輪胎的設(shè)計與應(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)前研究過程中所用到的數(shù)值方法,對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ANSYS workbench平臺以185/60 R15型垂直花紋輪胎作為研究對象,搭建了輪胎-路面殼體模型,其有效性通過設(shè)計該型號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胎面動水壓力的對比分析,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)果比對驗(yàn)證,不僅說明了該輪胎滑水... 

【文章來源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

012年至2019年我國汽車存有量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產(chǎn)損失，迫切需要開展更深一步的輪胎抗滑水特性研究。出于對汽車駕駛安全的綜合考量，歐盟地區(qū)和其他地區(qū)國家紛紛出臺了新的輪胎標(biāo)簽法，對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重要問題。目前，基于輪胎流場特性，通過分析流體運(yùn)動的形式進(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特性進(jìn)行輪胎滑水性能的分析是一個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，從輪胎流場特性方面分析輪胎滑水性能相關(guān)機(jī)理，結(jié)合流場特性所得規(guī)律，提出提升滑水性能的花紋結(jié)構(gòu)優(yōu)化改型方法，這對于高性能輪胎的開發(fā)設(shè)計與應(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)，并且對輪胎的滑水性能的研究投入了相當(dāng)?shù)木εc物力。現(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。通過對此相關(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，無論是國內(nèi)研究或是國

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)計了相同工況下的滑水試驗(yàn)。得出水流產(chǎn)生的動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)理論對濕滑行駛這一過程綜合探究，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]通過計算機(jī)仿真軟件MSC.Dytran分別模擬仿真出多款基于簡單胎面花紋形式的溝槽輪胎所對應(yīng)的臨界滑水速度預(yù)測值，并通過設(shè)計相關(guān)試驗(yàn)獲得檢測數(shù)據(jù)與仿真模擬值進(jìn)行對比分析，證明模擬方法的有效性。該仿真模型通過拉格朗日方程和歐拉方程模擬輪胎滑水過程的輪胎變形和水流流動。2002年，Rooney等[9]對全地形車輛輪胎在干、濕表面的滾動阻力和打滑性能進(jìn)行了預(yù)測，并通過接觸區(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量。2006年，Cho等[10]通過計算機(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)和流體動力學(xué)等為基礎(chǔ)，對輪胎滑水模型的搭建提供了理論支持，明細(xì)了滑水過程的有關(guān)機(jī)理。模型仿真方面通過構(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(工學(xué)版). 2019(03)
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[3]潮濕瀝青路面抗滑性能數(shù)值模擬[J]. 楊軍,王昊鵬,吳琦.  長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(03)
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博士論文
[1]花紋結(jié)構(gòu)對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程三維有限元計算[D]. 唐宏.華中科技大學(xué) 2006



本文編號：3597187