[发明专利]重载子午线轮胎胎体帘线受压模型、分析及设计优选方法

说明书

本发明涉及轮胎优选设计技术领域，具体涉及一种重载子午线轮胎胎体帘线受压模型、分析及设计优选方法。本发明包括如下步骤：应变分布结果的获取、最大压缩应变值的获取、多组最大压缩应变值的比较。本发明将应变分布结果为负值区域定义为胎体帘线的受压区域材料行为，负值的绝对值即为胎体帘线的压缩应变值；应变分布结果中最大压缩应变值所在位置即为圈部空鼓损伤起始点；通过对比应变分布结果中胎体帘线的最大压缩应变值，选取最大压缩应变值最小的设计方案。本发明通过优选设计方案，避免重载子午线轮胎胎体帘线受压模型实际使用过程中因圈部空鼓过早损坏，节省轮胎试制和测试成本，缩短新产品研发和性能改善周期。

技术领域

本发明涉及轮胎优选设计技术领域，具体涉及一种重载子午线轮胎胎体帘线受压模型、分析及设计优选方法。

背景技术

重载条件下工程机械子午线轮胎的胎体帘线高反包设计，使轮胎圈部到胎侧的位置处于双层胎体帘线的结构状态，如图3或图6所示。《橡胶工业》第55卷第80-84页公开了一种《载重子午线轮胎帘线受力有限元分析》，其基于非线性有限元分析软件建立载重子午线轮胎有限元模型，并分析轮胎在标准充气压力、不同载荷条件下静态加载时帘线受力变化的基本特征。但是其有限元分析的钢帘线本构模型为线弹性模型，拉伸和压缩状态具有相同的弹性模量，本构关系如图4所示。利用现有技术当中的曲线，可以预测出胎体反包位置压缩应变的范围，但由于本构模型缺陷，无法对设计方案间胎体帘线压缩应变的数值进行大小比较，无法评价设计方案间发生圈部空鼓性能的优劣。为提高重载条件下工程机械子午线轮胎使用寿命，降低产品研发和测试成本，需要在设计阶段准确评价不同设计方案轮胎圈部空鼓性能，有效优选设计方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种重载子午线轮胎胎体帘线受压模型、分析及设计优选方法，可以准确评价多轮胎设计方案轮胎圈部空鼓损伤发生的难易程度；优选设计方案，避免重载子午线轮胎胎体帘线受压模型实际使用过程中因圈部空鼓过早损坏。

本发明第一个技术方案为：

一种重载子午线轮胎胎体帘线受压模型，重载子午线轮胎胎体帘线受压模型包括橡胶部件以及位于橡胶部件内的胎体帘线、其他骨架材料部件；

橡胶部件，赋予Marlow模型超弹性属性；

胎体帘线，赋予拉压异性材料属性；

其他骨架材料部件，赋予线弹性各向同性材料属性；

根据胎体帘线的拉压异性材料属性构建受压模型，当胎体帘线材料受到压缩力作用时，受压模型弹性模量为0；当胎体帘线骨架材料受到拉伸力作用时，受压模型弹性模量为正值。

优选地，所述橡胶部件的三角形单元，采用二维轴对称平面单元CGAX3H；

橡胶部件的四边形单元，采用二维轴对称平面单元CGAX4H；

其他骨架材料部件，采用一维线性轴对称加强筋Rebar单元SFMGAX1。

本发明第二个技术方案为：

一种重载子午线轮胎胎体帘线受压模型的分析方法，包括如下步骤：

根据重载子午线轮胎胎体帘线受压模型的物理参数对有限元模型进行隐式静力学仿真计算；重载子午线轮胎胎体帘线受压模型的边界条件包括最大载荷、充气压强、轮胎半径方向负荷，通过模拟轮胎实际负载的力学状态，给重载条件下工程机械子午线轮胎仿真模型内衬层表面施加与实际轮胎对等的充气压强，并按照轮胎实际使用中的负荷给路面参考点施加轮胎半径方向的集中载荷；通过给路面和轮胎的胎面设置接触属性，使轮胎仿真模型与路面模型发生接触，将轮胎负载通过胎面传递到路面，包括如下小步：