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)學者展開基于結構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行輪胎滑水性能分析是一重要技術方向。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理,結合流場特性所得規(guī)律,提出提升滑水性能的花紋結構優(yōu)化方法,這對于高性能輪胎的設計與應用具有重要的指導意義。本文分析了輪胎在濕滑路面上發(fā)生滑水現(xiàn)象的相關機理及影響因素,結合當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,其有效性通過設計該型號輪胎的徑向剛度試驗得以驗證。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)驗公式結果比對驗證,不僅說明了該輪胎滑水... 

【文章來源】：山東理工大學山東省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

012年至2019年我國汽車存有量Fig.1.1China"svehiclestockfrom2012to2019

山東理工大學碩士學位論文第一章緒論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的個人駕駛習慣，另一方面和道路以及行車環(huán)境因素極為相關。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簽法，對車輛行駛輪胎的濕滑性能方面提出了更為嚴格的要求。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，通過分析流體運動的形式進而探究輪胎滑水性能機理的研究還鮮有涉及。因此，綜合輪胎非線性與流場特性進行輪胎滑水性能的分析是一個具有重要意義的技術方向。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機理，結合流場特性所得規(guī)律，提出提升滑水性能的花紋結構優(yōu)化改型方法，這對于高性能輪胎的開發(fā)設計與應用具有重要的指導意義。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，相關科研人員早期的研究工作已證實了這一點，并且對輪胎的滑水性能的研究投入了相當?shù)木εc物力。現(xiàn)有的相關科研成果文獻表明，汽車輪胎滑水的機理性研究以及性能提升研究成果顯著。通過對此相關成果的概括總結不難發(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

山東理工大學碩士學位論文第一章緒論4復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，并設計了相同工況下的滑水試驗。得出水流產(chǎn)生的動壓力與汽車行駛速度正相關，仿真和試驗接觸印跡四周水流對比，如圖1.3所示。（a）仿真（b）試驗圖1.3輪胎周邊水流分布仿真與試驗對比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，在已有相關結論指導下，結合粘彈性相關理論對濕滑行駛這一過程綜合探究，總結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的臨界滑水速度預測值，并通過設計相關試驗獲得檢測數(shù)據(jù)與仿真模擬值進行對比分析，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行了預測，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]通過計算機仿真模擬的方法分析探究了復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雜接觸難題。2007年，Ong等[11]主要以結構力學和流體動力學等為基礎，對輪胎滑水模型的搭建提供了理論支持，明細了滑水過程的有關機理。模型仿真方面通過構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，極大推進了今后輪胎滑水性能?

【參考文獻】：
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.  吉林大學學報(工學版). 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.  長安大學學報(自然科學版). 2016(03)
[4]瀝青道面摩擦系數(shù)隨水膜厚度的變化規(guī)律[J]. 趙鴻鐸,伍夢竹,吳世濤.  中國民航大學學報. 2015(02)
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[8]基于FLUENT軟件的雨天輪胎動水壓強的影響因素研究[J]. 董斌,陳明磊,唐伯明,劉唐志.  公路交通科技. 2012(04)
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[10]復雜花紋子午線輪胎水滑特性仿真研究[J]. 王長建,臧孟炎.  橡膠工業(yè). 2011(10)

博士論文
[1]花紋結構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 2013

碩士論文
[1]輪胎花紋排水性的有限元仿真及結構優(yōu)化[D]. 孫熙林.青島科技大學 2019
[2]輪胎滑水與噪聲性能關系及協(xié)同提升方法研究[D]. 錢浩.江蘇大學 2019
[3]積水路面輪胎抓著性能仿真研究[D]. 閆治仲.吉林大學 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 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 2006



本文編號：3597187