[发明专利]一种汽车轮胎与湿滑路面摩擦系数的计算方法

权利要求书

1.一种汽车轮胎与湿滑路面摩擦系数的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、构造出随机路面的三维模型；建立路面轮廓的三维坐标信息，根据路面轮廓的三维坐标建立路面几何模型和路面有限元模型；

步骤2、建立与路面接触的胎面几何模型和有限元模型；

步骤3、将胎面有限元模型与路面有限元模型进行装配，定义接触属性，施加边界条件，获得胎面与路面相互作用过程中的接触压力、滞后摩擦力和胎面与路面轮廓之间的空隙体积，即为“水槽”体积；

步骤4、计算水膜承载力，依据“水槽”体积，结合路面几何模型尺寸，建立流体域几何模型和流体域计算模型，施加边界条件计算得出作用胎面受力面上的水膜承载力；

步骤5、根据步骤3计算得到的滞后摩擦力、接触压力和步骤4计算得到的水膜承载力，计算胎面湿滑路面摩擦系数；

将步骤3计算得到的滞后摩擦力、接触压力和步骤4计算得到的水膜承载力，带入到轮胎胎面与湿滑路面摩擦系数的计算公式(1)和式(2)，通过计算获得轮胎胎面与湿滑路面的摩擦系数；

F_total＝F_road+F_water (2)

式中，F_hys是滞后摩擦力，F_total是总压力，F_road和F_water分别为接触压力和水膜承载力。

2.根据权利要求1所述的汽车轮胎与湿滑路面摩擦系数的计算方法，其特征在于：所述步骤1中随机路面三维模型采用功率谱密度函数描述，基于谐波叠加法，利用数字仿真软件构建随机路面三维模型，使用三次样条插值函数对随机路面三维模型进行平滑过渡，然后输出路面轮廓三维坐标信息；将路面轮廓三维坐标信息导入实体造型三维软件，生成网格面，然后拉伸网格面生成路面几何模型；将生成的路面几何模型导入到有限元分析软件，对路面几何模型的外表面进行网格划分，建立路面有限元模型。

3.根据权利要求1所述的汽车轮胎与湿滑路面摩擦系数的计算方法，其特征在于：所述步骤2中建立胎面有限元模型，赋予胎面橡胶材料属性。

4.根据权利要求3所述的汽车轮胎与湿滑路面摩擦系数的计算方法，其特征在于：所述步骤3中在胎面有限元模型中导入路面有限元模型，并进行装配组合，设定胎面和路面的摩擦模型，固定胎面，依次对路面施加法向位移和纵向速度的边界条件，分别实现法向载荷的施加和纵向相对滑动的作用；将滑动接触分析完成后的路面有限元模型和受力变形的胎面有限元模型导入有限元分析软件，通过对网格删减处理，输出胎面有限元模型的面网格与路面有限元模型的面网格的节点坐标，通过定积分方法计算出胎面与路面轮廓之间的空隙体积。

5.根据权利要求1所述的汽车轮胎与湿滑路面摩擦系数的计算方法，其特征在于：所述步骤4将水膜“密封”效果等效为“伪”流体动力轴承作用，依据步骤3中的“水槽”体积，结合路面几何模型的长、宽尺寸，设定流体域楔形角度，根据“水槽”体积计算得到流体域模型入口和出口深度；在实体三维软件中建立楔形流体域几何模型，利用流体动力学分析软件建立楔形流体域计算模型，设定速度入口、压力出口和固定壁面的边界条件。

6.根据权利要求5所述的汽车轮胎与湿滑路面摩擦系数的计算方法，其特征在于：所述步骤4在计算流体动力学软件中，对楔形流体域计算模型施加重力，将入口速度设定为步骤3中的路面纵向滑移速度，设定湍流模型和求解参数，获得作用于胎面受力面上的水膜承载力。