基于復(fù)合材料理論的輪胎簾線受力模型及測試技術(shù)研究.pdf

1、智能輪胎關(guān)鍵技術(shù)是當(dāng)今輪胎研究的熱點(diǎn)之一，其研究內(nèi)容涉及輪胎力學(xué)、簾線/橡膠復(fù)合材料、傳感技術(shù)、輪胎試驗(yàn)技術(shù)等領(lǐng)域。本文以輪胎簾線張力模型和簾線張力測試技術(shù)為研究對(duì)象，結(jié)合復(fù)合材料力學(xué)理論實(shí)現(xiàn)輪胎簾線張力數(shù)學(xué)模型的建立；研發(fā)能應(yīng)用于輪胎簾線張力測試的簾線張力傳感器和輪胎表面應(yīng)變測試的應(yīng)變傳感器；實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)輪胎試制并開展輪胎試驗(yàn)研究。該工作為智能輪胎關(guān)鍵技術(shù)研究開辟了一條新路，為進(jìn)一步開展智能輪胎研究做技術(shù)準(zhǔn)備。
　　 研究工作首先

2、根據(jù)輪胎結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出剛度圓環(huán)彈簧輪胎物理模型；結(jié)合復(fù)合材料板殼力學(xué)理論建立輪胎物理模型中圓環(huán)梁任意鋪層簾線張力的數(shù)學(xué)模型；通過對(duì)輪胎充氣和加載工況進(jìn)行圓環(huán)梁受力分析，建立輪胎充氣和加載工況下圓環(huán)梁張力及任意層簾線張力的數(shù)學(xué)模型。該模型表明簾線受力特征與輪胎加載條件、輪胎斷面的形狀和尺寸、簾線的規(guī)格、簾線的鋪設(shè)角和排列間距、帶束層的結(jié)構(gòu)形式、帶束層的寬度等諸多因素的耦合作用密切關(guān)聯(lián)。開展輪胎結(jié)構(gòu)的有限元建模和考評(píng)工作，實(shí)現(xiàn)輪胎充氣和靜態(tài)

3、加載工況有限元分析。探討不同載荷下子午線輪胎的簾線受力特征，為試驗(yàn)研究提供仿真依據(jù)。
　　 研發(fā)可在制造工序中嵌入輪胎的鋼絲簾線張力傳感器。該傳感器能夠經(jīng)受輪胎制造過程中的高溫高壓并穩(wěn)定輸出測試信號(hào)。通過系統(tǒng)研究單根鋼絲簾線拉伸特性及復(fù)合材料中鋼絲簾線拉伸特性，提出輪胎鋼絲簾線張力的測試機(jī)理。同時(shí)還設(shè)計(jì)PVDF膠片傳感器用于輪胎表面應(yīng)變的測試。簾線張力傳感器嵌入輪胎后檢驗(yàn)合格，并開展樣品輪胎充氣試驗(yàn)和靜態(tài)加載及加載滾動(dòng)試驗(yàn)研究，

4、是傳感器開發(fā)初步成功的標(biāo)志。
　　 根據(jù)試驗(yàn)輪胎實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算，說明理論模型的合理性和可行性。通過試驗(yàn)和理論方法修正輪胎簾線張力與輪胎結(jié)構(gòu)參數(shù)及靜載工況條件的關(guān)系公式。加載滾動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果說明簾線張力和輪胎表面應(yīng)變對(duì)于預(yù)測輪胎的行駛信息有相當(dāng)大的參考價(jià)值。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及模型驗(yàn)證都表明，當(dāng)輪胎結(jié)構(gòu)和材料一定時(shí)，簾線張力和胎內(nèi)側(cè)應(yīng)變的變化與輪胎的工況條件密切關(guān)聯(lián)。通過對(duì)測試部位簾線張力和輪胎表面應(yīng)變的變化測定，結(jié)合所建理