基于復合材料理論的輪胎簾線受力模型及測試技術研究.pdf

1、智能輪胎關鍵技術是當今輪胎研究的熱點之一，其研究內容涉及輪胎力學、簾線/橡膠復合材料、傳感技術、輪胎試驗技術等領域。本文以輪胎簾線張力模型和簾線張力測試技術為研究對象，結合復合材料力學理論實現(xiàn)輪胎簾線張力數學模型的建立；研發(fā)能應用于輪胎簾線張力測試的簾線張力傳感器和輪胎表面應變測試的應變傳感器；實現(xiàn)試驗輪胎試制并開展輪胎試驗研究。該工作為智能輪胎關鍵技術研究開辟了一條新路，為進一步開展智能輪胎研究做技術準備。
　　 研究工作首先

2、根據輪胎結構特點，提出剛度圓環(huán)彈簧輪胎物理模型；結合復合材料板殼力學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學模型；通過對輪胎充氣和加載工況進行圓環(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學模型。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、簾線的鋪設角和排列間距、帶束層的結構形式、帶束層的寬度等諸多因素的耦合作用密切關聯(lián)。開展輪胎結構的有限元建模和考評工作，實現(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，為試驗研究提供仿真依據。
　　 研發(fā)可在制造工序中嵌入輪胎的鋼絲簾線張力傳感器。該傳感器能夠經受輪胎制造過程中的高溫高壓并穩(wěn)定輸出測試信號。通過系統(tǒng)研究單根鋼絲簾線拉伸特性及復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理。同時還設計PVDF膠片傳感器用于輪胎表面應變的測試。簾線張力傳感器嵌入輪胎后檢驗合格，并開展樣品輪胎充氣試驗和靜態(tài)加載及加載滾動試驗研究，

4、是傳感器開發(fā)初步成功的標志。
　　 根據試驗輪胎實驗結果與理論計算，說明理論模型的合理性和可行性。通過試驗和理論方法修正輪胎簾線張力與輪胎結構參數及靜載工況條件的關系公式。加載滾動試驗結果說明簾線張力和輪胎表面應變對于預測輪胎的行駛信息有相當大的參考價值。
　　 實驗結果及模型驗證都表明，當輪胎結構和材料一定時，簾線張力和胎內側應變的變化與輪胎的工況條件密切關聯(lián)。通過對測試部位簾線張力和輪胎表面應變的變化測定，結合所建理