[发明专利]一种胶料模量对轮胎滚动阻力影响程度的分析方法、应用和程序产品

说明书

本发明涉及轮胎的智能设计技术领域，尤其涉及一种胶料模量对轮胎滚动阻力影响程度的分析方法、应用和程序产品。本发明计算过程即可获得模量对滚动阻力的影响趋势，由于对橡胶材料变形模式进行了细化分解，即认为变形指数大于0时为应变和能量混合控制模式，当变形指数小于0时认为为应力和能量混合控制模式，通过求解a，b参数，根据m、a、b值的正负和值可准确判断橡胶材料模量对滚动阻力的影响趋势和影响程度，可为轮胎设计工程师和材料开发工程师提供有效的指导。

技术领域

本发明涉及轮胎的智能设计技术领域，尤其涉及一种胶料模量对轮胎滚动阻力影响程度的分析方法、应用和程序产品。

背景技术

轮胎作为汽车的必备组成部件，其在服役过程中由于本身橡胶材料的粘弹性质会引起滚动能量损失，即滚动阻力，滚动阻力将消耗能量，降低汽车的行驶里程，低滚动阻力是各轮胎公司的共同追求。从轮胎结构方面考虑，影响轮胎滚动阻力的因素主要有材料和结构设计，两者并非独立，结构对于材料的要求主要体现为各部位材料模量的匹配，然而轮胎设计工程师无法直接的提出各部位的模量该如何调整。FUTAMURA等(参考：Futamura S,Goldstein A A.Rubber Chemistry and Technology,2015:15.84853.；Ebbott T,Futamura S, Goldstein A,et al.Tire Society 17th Annual Meeting andConference,March 1998, Akron,OH.1998.；Futamura,Shingo.Rubber ChemistryTechnology,1991, 64(1):57-64.)提出的“变形指数”概念为材料模量调整提供了一个方便的指标，即当“变形指数”等于1时材料为应变控制的变形，降低材料模量可降低滚阻，当“变形指数”等于 -1时为应力控制的变形，提高材料模量才可降低滚阻，当“变形指数”等于0时为能量控制变形，只能降低材料损耗因子来降低滚阻，此时材料模量对轮胎滚动阻力的影响不大。然而，轮胎各部位材料的“变形指数”很少有恰好等于1或-1或0的情况，基本均介于-1和1之间 (也存在绝对值大于1的情况)，即处于“应变控制”与“能量控制”或“应力控制”与“能量控制”的混合变形状态，此时“变形指数”的指示方向不够明确，甚至给出错误的指导，因此本专利提供了一种胶料模量对子午线轮胎滚动阻力影响程度的分析方法，通过对变形指数进行细化分解，获得胶料模量调整对滚动阻力的影响程度，进而明确指示轮胎各部位该如何调整材料模量，为轮胎设计工程师和材料开发工程师提供依据。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种胶料模量对轮胎滚动阻力影响程度的分析方法，通过对变形指数进行细化分解，获得胶料模量调整对滚动阻力的影响程度，进而明确指示轮胎各部位该如何调整材料模量，为轮胎设计工程师和材料开发工程师提供依据。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种胶料模量对轮胎滚动阻力影响程度的分析方法，该方法包括以下的步骤：

第一步，对轮胎进行静态仿真分析，建立轮胎结构网格几何，赋予材料属性，在轮胎内部边界层施加额定的充气压力，进行二维轴对称充气分析，在充气分析的基础上，使二维轴对称模型旋转一周，生成轮胎三维模型，在距离轮胎表面固定轮胎轮辋，对转鼓施加额定载荷，进行轮胎负载分析，输出胎面部位的应力值和应变值；

第二步，利用程序分别提取第一步中轮胎一周处于相同位置不同角度的单元真实应力和应变值分别记作σ_ij值和ε_ij值，以轮胎周向角度为x值，x以弧度为单位，利用400阶三角级数对σ_ij，ε_ij值进行拟合：

第三步：利用拟合后的参数数据计算橡胶材料单元的在不同方向应力和应变下的能量损耗密度e_ij，tanδ值为橡胶材料的损耗正切，