轮胎模型与轮胎力学性能测试方法.pdf

简介：
本论文探讨了轮胎模型构建及其力学性能测试的方法，旨在提升轮胎设计和制造过程中的安全性与效能。文中详细分析了不同测试技术的应用与优化策略。 轮胎模型及其力学特性在汽车动力学仿真研究中占据核心地位，特别是高精度的轮胎模型对于提升模拟效果至关重要。UniTire轮胎模型正是为解决这一问题而开发的一种统一半经验轮胎模型，结合了理论分析与实际应用需求。 作为车辆唯一接触地面的部分，轮胎直接影响到汽车的操作性能、行驶安全及乘坐舒适度。其力学特性不仅包括在各种路面和工况下的力和力矩表现，还包括复杂环境中的动态响应情况。因此，在汽车设计与测试阶段精确建模显得尤为重要，因为这会直接关系到车辆的牵引能力、制动效率以及转向灵活性，并影响整体稳定性。 轮胎模型的设计需要全面考虑其复杂的物理特性和动态行为。由多层材料构成的非均匀复合结构在滚动和变工况下会产生变化的压力分布与接触印迹等特性，进而影响力学输出。此外，轮胎动力学表现出高度非线性的特点：六分力（纵向、侧向、垂直方向上的力及相应的转矩）依赖于包括车辆速度分量在内的六个自由度运动参数以及胎压和路面状态等因素。 UniTire模型的理论依据涵盖了对滑移率的标准定义及其无量纲印迹压力分布的一致性表达。该模型引入了新的侧纵向滑移率概念，并通过“印迹更新速度”来描述这种变化情况，同时还提出了一种适用于各种轮胎结构、载荷和滚动阻力条件的压力分布形式的统一公式。 此外，UniTire模型还基于一致化的起始滑动标准进行建模，从而能够处理任何类型的压力分配模式。该模型还包括了对轮胎力非量纲化的一致性模拟方法：无量纲总切向力是关于综合滑移率的一个函数；而无量纲回正臂同样依赖于综合滑移率的单一变量关系。 除了理论框架，UniTire还探讨了如何通过实验获取不同条件下的力学数据。这些实测值对于验证和调整轮胎模型极其关键。测试可能包括使用室内机器或室外场地，在不同的速度、负载及路面条件下进行测量，并收集纵向力、侧向力、垂直力及其转矩等信息。 综上所述，轮胎建模与特性研究是一项多学科交叉的课题，涉及材料科学、力学和控制系统等多个领域。除了理论分析和实验验证外，计算机模拟技术也是该领域的关键组成部分。通过持续的技术创新，可以开发出更加精确且实用化的轮胎模型以促进汽车工业的进步和发展。