基于ABAQUS的子午线轮胎径向刚度建模与仿真

本文根据11.00R20子午线轮胎的实际结构,采用ABAQUS有限元软件,考虑轮胎结构的几何非线性、橡胶材料的超弹性及轮胎与路面接触的非线性边界条件进行三维整体有限元建模,并对轮胎荷载下沉量进行试验验证,仿真结果与试验结果具有良好的一致性。分析了11.00R20子午线轮胎不同胎压下荷载-下沉量关系,并采用最小二乘法拟合得出径向刚度函数模型。     

轮胎非稳态侧偏理论模型的参数辨识

根据空间域内轮胎非稳态侧偏试验数据计算出试验频率特性,由考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏理论模型与试验数据建立了参数辨识数学模型,并辨识出模型的结构参数。理论结果与试验数据的一致,验证了模型的正确性,辨识出的参数还可以用于轮胎力学和汽车动力学的分析与仿真计算。     

轮胎对汽车操纵稳定性的影响分析

对轮胎模型进行了分析,利用ADAMS软件建立了轮胎的动力学仿真模型,在考虑了材料、运动状态等影响的情况下,通过仿真计算,分析了轮胎侧偏力与侧偏角的关系,为汽车操纵稳定性分析提供了参考依据。这些分析能够有助于对车辆的操纵稳定性做出预测,为设计提供参考,这对于车辆开发前期对车辆性能的预测十分重要。     

7.50R20 14PR PW02型轮胎侧偏刚度的试验与拟合

为给使用某公司产7.50R20 14PR PW02型轮胎车辆的操纵稳定性研究提供准确的轮胎侧偏力计算公式,对该轮胎进行了相关试验与数值拟合。首先,在标准胎压下就5种不同载荷,测量了侧偏角范围-8°～8°内对应的侧偏力。然后使用MagicFormula模型及Unitire模型分别对该轮胎侧偏刚度进行了数值拟合,并就使用Unitire模型在数值拟合的过程中Ey(侧向力曲率因子)及μy(侧向摩擦系数)的部分拟合值超出取值定义域的现象给出了相关修正方法。最后对上述拟合结果与试验数据进行了对比分析,结果显示:使用Magic Formula模型得到的侧偏力计算公式的计算精度较高,其最大残差仅为0.68%,说明7.50R20 14PR PW02型轮胎对Magic Formula轮胎模型较适应。     

基于ANSYS的小轮廓农机轮胎有限元模型设计

农业机械工作环境复杂多变,所以对轮胎的技术要求通常比一般车辆高。为此,结合小轮廓农机轮胎(5.50-16)的技术标准,设计其断面轮廓参数;同时,利用AUTOCAD软件绘制轮胎断面轮廓图;通过接口程序将轮廓曲线导入到ANSYS之中,确定材料及参数;采用ANSYS程序中的三维体单元、层单元构建小轮廓农机轮胎(5.50-16)的三维有限元模型。模拟轮胎充气状态下的变形与理论数值进行比较,结果较为合理,此模型可以有效地运用在以后农机轮胎的研究分析中。     

轮胎刷子模型分析 Ⅰ.稳态侧偏刷子模型

轮胎刷子模型是只考虑胎面弹性而将胎体视为刚性的简化理论模型。在分析稳态条件下印迹侧向变形和垂直载荷分布的基础上,并考虑到印迹区内发生滑移时的情形,系统地分析了只考虑胎面侧向弹性的轮胎稳态侧偏刷子模型的建模机理及其边界条件,讨论了载荷分布函数的约束条件和印迹起滑点的有效范围,为建立轮胎侧偏半经验模型或复杂侧偏模型提供理论依据与方法。     

轮胎刷子模型分析Ⅰ.稳态侧偏 刷子模型

轮胎了模型是只考虑胎面弹性而将胎体视为刚性的简化理论模型。在分析稳态条件下印迹侧向变形和垂直载荷分布的基础上,并考虑到印迹区内发生滑移时的情形,系统地分析了只考虑胎面侧向弹性的轮胎稳态侧偏刷子模型的建模机理及其边界条件,讨论了载荷分布函数的约束条件和鲺迹起滑点的有效范围,为建立轮胎侧偏半经验模型或复杂侧偏模型提供理论依据与方法。     

立式径向挤压制管机机架疲劳分析

采用CATIA软件对立式径向挤压制管机的机架进行三维实体建模,基于ANSYS Workbench有限元分析平台对制管机机架进行前处理与静态力学分析,并利用nCode Design-Life软件对机架进行疲劳分析。立式径向挤压制管机机架采用Q235B材料,对Q235B试样进行疲劳寿命测试,并得出材料的S-N曲线,将实验结果输入ANSYS Workbench与nCode Design-Life软件中进行仿真分析。结果表明,机架侧支撑的连接处变形量较大,最大应力集中分布在支架立柱与支架侧支撑连接处,总体寿命与疲劳损伤满足设计要求,安全系数在许用范围内。通过实验与有限元分析相结合,有效验证了机架结构的安全性与可靠性。     

子午线轮胎磨损的计算机仿真

轮胎的磨损直接关系到轮胎的使用寿命.计算机仿真技术能够比较精确地模拟轮胎的磨损变形情况,为此采用ANSYS软件建立了子午线轮胎的三维有限元模型,通过分析轮胎的各个模态得到了轮胎各部位的变形和应力情况, 从而为降低或避免轮胎的磨损提供了一定的理论依据.     

基于ABAQUS的汽车空气弹簧力学特性分析

本课题从安全性和舒适性的角度,基于ABAQUS软件,对空气弹簧的强度和频率进行了有限元分析。针对橡胶材料模型、帘线层模型、气体单元模型、接触非线性等关键问题,给出了具体的分析方法和过程。经耐压强度试验测试,结果表明:有限元数值计算结果与实际试验结果比较吻合,证明了有限元分析方法的正确性,同时也为空气弹簧力学性能预测提供了一种经济实用的方法。     

果园滑动转向机器人轮胎动力学参数实时估计方法

受果园路面起伏及轮胎附着能力变化影响,滑动转向轮式机器人轮胎的垂直载荷及侧向力参数变化大且难以实时估计,针对现有滑动转向控制器设计时对轮胎动力学参数进行简化,从而导致机器人姿态控制稳定性低的问题,本文提出了非铺装路面滑动转向轮式机器人轮胎垂直载荷实时估计方法和轮胎驱动力实时估计及优化分配算法。首先,提出了适用于滑动转向过程静力学计算的理想平面以及基于该平面的四轮垂直载荷估计方法;其次,提出了基于Fiala轮胎动力学模型的小侧偏角侧向力估计方法;再次,建立了滑动转向轮式机器人坡道稳态动力学方程和轮胎实时驱动力估计方法;最后,基于轮胎利用率构造轮胎驱动力最优实时分配模型。为验证本文方法,建立了基于ADAMS的滑动转向轮式机器人动力学模型进行对比验证,并且对垂直载荷以及侧向力估计方法搭建了检测装置进行实际验证。实际验证结果表明,轮胎垂直载荷实时估计方法准确率为95%以上,侧向力实时估计方法准确率为85%以上,基于轮胎垂直载荷以及侧向力的轮胎驱动力优化方法使轮胎利用率从96.25%降低至93.75%,提高了轮胎附着裕量和姿态控制稳定性。     

ANSYS在滚动轮胎稳态温度场分析中的应用

根据轮胎尺寸、材料性质和工作条件，对滚动轮胎进行了合理假设，建立了滚动轮胎平衡状态下的简化传热数学模型。利用有限元处理方法和ANSYS5．3版大型非线性有限元软件，建立了滚动轮胎态温度场的二维有限无模型。以9．00－2012PR尼龙斜交胎为例，进行了温度场初步模拟计算，获得了轮胎内部稳态温度场分布。通过回归建立了稳态地轮胎内部最高温升随车速变化的简便计算公式，分析了车速对最高温升的影响。计算结果较真实地反映了轮胎的热状况。     

斜交轮胎三维有限元建模及应力分析

利用ANSYS中的三维层单元模拟轮胎复合材料，建立了7．00-1614PR斜交轮胎三维有限元分析模型。在此基础上研究了轮胎在额定气压下的主应力、剪应力及帘布端点处层间剪应力的分布规律，并指出了它们对轮胎早期失效的影响。分析结果验证了三维有限元建模的正确性和有限元法应用于层间剪应力分析的有效性。     

基于粒子群算法的农用轮胎柔性环模型参数辨识方法

轮胎柔性环模型能准确表达轮胎变形,但模型的刚度参数无法直接测定,因此模型刚度参数的辨识成为建模过程中的关键。本文基于轮胎柔性环模型运动学方程,分析农用轮胎固有频率与刚度参数之间的关系,提出基于粒子群算法的柔性环模型刚度参数辨识方法。通过轮胎模态试验获取轮胎固有频率,采用粒子群算法对柔性环模型刚度参数进行辨识。将固有频率的试验值与预测值的平均误差作为评价指标,对比粒子群算法与传统算法及遗传算法辨识结果,结果表明粒子群算法的参数辨识结果精度较高,平均绝对误差为1.67Hz,平均相对误差为1.66%,相较于遗传算法,平均相对误差降低16.16%,运算时间减少93.19%。通过接地印痕试验获取农用轮胎接地角度,结合辨识所得刚度参数,估算轮胎所受到的垂向力,对比垂向力的试验值与预测值,结果表明粒子群算法的参数辨识结果精度较高,垂向载荷估算平均相对误差为1.97%,相对于遗传算法,平均相对误差降低12.05%。     

用于车辆紧急制动仿真的动态轮胎模型

提出一种可用于车辆紧急制动仿真的动态轮胎模型——LuGre轮胎模型。该动态模型不仅具有与经典稳态模型（如魔术公式）相似的稳态特性,可以方便地通过试验数据进行参数拟合和在线整定,而且能够精确捕捉汽车紧急制动过程中的瞬态特性,又由于采用微分方程形式来描述,更有利于开发高性能的电子制动控制系统来提高汽车的行驶安全性。得到了LuGre轮胎模型的基本特性,并分析了其在车辆紧急制动仿真中的稳态特性和动态特性。     

基于修正Craig-Bampton方法的轮胎动态子结构模型

以轮胎模态试验获取的模态参数和参数化轮胎有限元模型为基础,通过优化方法使有限元模型的计算模态参数与试验模态参数一致,获得动力学等效的轮胎模型,将该模型视作连接车辆与地面的子结构,基于修正的Craig-Bampton方法和轮胎接地界面特性,得到轮胎子结构的主模态集和约束模态集,使用模态综合方法实现轮胎子结构模型与车辆多体动力学模型的耦合,此模型可广泛应用于车辆平顺性仿真和整车动态优化设计.     

基于模式搜索的轮胎纵向刚度估计方法

提出了一种含有两个参数的轮胎纵向力模型,并通过该模型利用基于模式搜索的最小二乘法对轮胎的纵向刚度和滚动半径进行了动态估计。仿真证明了该算法的可行性。将该算法应用于车辆的实际试验数据,结果证明轮胎的压力与轮胎纵向刚度近似成反比。     

轻型载货车前轮轮胎异常磨损研究

基于A．schallamach—Turner轮胎磨损模型，分析了某轻型载货车前轮轮胎异常磨损机理，讨论了前轮定位参数、轮胎气压、轮胎负荷、轮胎花纹、前后轮制动力分配、胎面材料及配方对轮胎磨损的影响。分析了样车轮胎的磨损现象和磨损原因，对轮胎和整车参数进行了改进设计与匹配。道路试验证明：轮胎的耐磨性有所提高，理论研究和分析结果与实际情况相符。     

基于北斗的圆平喷灌机行走模型与试验

分析了基于北斗的圆平喷灌机整机结构和工作原理，基于北斗RTK系统构建了用于圆平喷灌机机组位置监控、圆形/平移功能转换、行走导航和机组姿态调控的行走调控模型。通过样机试制与现场行走试验，结果表明，圆形/平移功能转换位置准确，机组行走导航与姿态调整动作合理，样机轮胎轮辙轨迹精度＜±15 cm，行走精度满足实际农业生产需求。同时，证实采用北斗RTK系统进行喷灌机位置定位与导航，其位置精度等级满足喷灌机行走需求，并验证了所构建行走调控模型的正确性与有效性。基于北斗的圆平喷灌机的研究与应用对提高农田利用率、促进农机装备智能化和推广精准农业等具有重要意义。