子午线轮胎设计的基本理论1VIP免费

子午线轮胎设计的基本理论子午线轮胎设计的基本理论2005.7主要内容一、轮胎结构的力学模型二、建立在椭圆曲线基础上的薄膜网络模型三、子午胎箍紧系数的计算四、斜交轮胎形状力学五、子午胎形状力学六、子午胎的非平衡轮廓理论一、轮胎结构的力学模型1.子午线轮胎的结构一、轮胎结构的力学模型2.轮胎结构的力学模型(1)圆环梁模型B圆环梁T弹性体C弹簧D刚性圆板图1-1圆环梁模型一、轮胎结构的力学模型(2).帘线—网络模型a.内压仅由骨架材料帘线来承担图1－2帘线-网络模型一、轮胎结构的力学模型b.应力式中：为轮胎子午方向应力；为轮胎圆周方向应力；为轮胎子午方向主曲率半径；为轮胎圆周方向主曲率半径；为轮胎表面垂线与断面对称轴夹角；为轮胎胎面半径；为轮胎断面最宽点半径；为轮胎充气压力。图1－3轮胎在内压作用下平衡方程pRRttsscos222RmRsRRRpstsRtRRRmRp一、轮胎结构的力学模型c.内轮廓曲线y为内轮廓上任一点到断面对称轴的垂直距离；R为计算点半径；RRRmmRmRRRRdRRRy212222222])()[()(一、轮胎结构的力学模型(3).轮胎的薄膜模型a.载荷是由帘线——橡胶薄膜层伸张来支撑；b.计算关系式同帘线-网络模型；c.缺点：1.不能分析几何形状，材料性能和载荷的陡峭变化；2.不能计算印迹范围内横向剪切变形的影响；3.不能预测重要的曲率变化和厚度突变部位的局部力。一、轮胎结构的力学模型(4).轮胎的薄壳模型假设：1）壳体厚度相对于壳体表面和曲率半径来说是微小的；2）变形量相对于壳体尺寸来说也是很小的；3）壳体法向应力可忽略不计。壳体厚度方向的截面在壳体变形的前后始终保持一平面。图1－4轮胎的薄壳模型一、轮胎结构的力学模型平衡方程wRRAAuRAAANdduRss)1sin()cos(11112111211)cos(11111211RDDMDddRsQRNRRAAddQRsscos)1sin(1111222211221211221221111sincossin()()()nAAAAAAuqRARA)()cos()(cos11121212112111112DDDDRQMDDDRddMRsuRddwRss11uAAAARQRNAAARddNRs)()cos(1)(cos111212221121111122112212211sincos)()sAAAwqrA一、轮胎结构的力学模型式中：qn和qs为薄壳外部载荷，u为切向位移，w为法向位移，为转角，为横向剪切力，为薄膜力，为弯曲力矩。和为轮胎胎体各叠层的刚度。为距离中间层为hk的第k层的应力应变矩阵的单元。叠合层的力与力矩与其曲率和中间层应变的通用关系为：式中：为壳体中曲面应变，为弯曲和扭转的变化。伸张的基本关系可由A矩阵提供，弯曲的基本关系可由D矩阵提供，而弯曲和伸张并存的基本关系可由B矩阵提供。NQMijAijDpnkkkkijijhhQA11)()(pnkkkkijijhhQD11)()(31kijQ)(kkkrDDDBBBDDDBBBDDDBBBBBBAAABBBAAABBBAAAMMMNNN000666261666261262221262221161211162111666261666261262221262221161211161211＝000r,,kkk，，一、轮胎结构的力学模型(5).有限元模型图1－5二维轴对称有限元模型图1－6三维有限元模型一、轮胎结构的力学模型(a).几何关系(b).虚功方程式中：为克希霍夫应力；u为位移；为初始构形时的面积力；为初始构形时的力边界；E为Green应变；为初始构形时的体积力；为初始构形时的体积。(c).位移插值函数jkikijjiijuuuuE,,,,21)6,,2,1,(jiudAqUdVPEdVtAvv000000qtA00P0VNaU一、轮胎结构的力学模型(d).应变增量式中：N是形状函数矩阵；a是插值参数，这里取为单元节点位移。B可分为两部分之和：NBE＝LBBB＋＝0LNB＝0AGBL＝000000000121323321XXXXXXXXXLNXIXIXIG321...