[發(fā)明專利]基于轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)輪胎平路面力學(xué)特性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410728727.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN104390794A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧蕩;許飛;徐婷;王川;李超;張海濤;吳文天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M17/02
• 分類號(hào): G01M17/02
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務(wù)所(普通合伙) 22103
• 代理人: 郭耀輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輪胎力學(xué)特性測(cè)試方法領(lǐng)域，具體涉及一種基于轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)輪胎平路面力學(xué)特性的方法，通過修正后的輪胎有限元模型在平路面上的仿真來預(yù)測(cè)輪胎的平路面力學(xué)特性，達(dá)到消除路面曲率對(duì)輪胎力學(xué)特性的影響的目的，用于無法進(jìn)行高速平路面力學(xué)特性試驗(yàn)測(cè)試的所有輪胎力學(xué)特性的預(yù)測(cè)。

背景技術(shù)

輪胎是汽車上的重要部件，整車與地面間的作用力都是通過輪胎傳遞的。輪胎力學(xué)特性是汽車性能分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并且對(duì)汽車的安全性、平順性、操作穩(wěn)定性等性能有著重要的影響。同時(shí)，輪胎也是飛機(jī)起落架系統(tǒng)的重要部件，其力學(xué)性能影響飛機(jī)起飛、著陸、制動(dòng)、轉(zhuǎn)彎和滑行階段的運(yùn)動(dòng)特性，關(guān)系飛機(jī)的安全，對(duì)其飛機(jī)輪胎力學(xué)性能的研究也是輪胎動(dòng)力學(xué)及飛機(jī)地面動(dòng)力學(xué)的重要內(nèi)容。目前測(cè)量輪胎力學(xué)特性的試驗(yàn)設(shè)備主要有五種，分別為平板式低速試驗(yàn)臺(tái)、平帶式高速試驗(yàn)臺(tái)、試驗(yàn)拖車、外轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)和內(nèi)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)。其中，平板式低速試驗(yàn)臺(tái)只能測(cè)得輪胎低轉(zhuǎn)速時(shí)的平路面力學(xué)特性，但對(duì)于高轉(zhuǎn)速輪胎是不適用的。平帶式高速試驗(yàn)臺(tái)能夠測(cè)得輪胎低速和高速時(shí)的平路面力學(xué)特性，但由于平帶式試驗(yàn)臺(tái)的模擬路面是由繃緊在兩個(gè)滾子之間的無縫鋼帶構(gòu)成，因此也不能承受大載荷，也就是說此設(shè)備不能測(cè)得大載荷輪胎的平路面力學(xué)特性。試驗(yàn)拖車也無法實(shí)現(xiàn)高速重載下輪胎力學(xué)特性測(cè)試，無法滿足航空輪胎力學(xué)性能測(cè)試的需要，且因?qū)嶋H路面狀態(tài)的不易控性，采用試驗(yàn)拖車得到的輪胎測(cè)試數(shù)據(jù)具有一定的離散性。而外轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)或內(nèi)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)卻能進(jìn)行輪胎高速、重載下的力學(xué)特性測(cè)試，但因?yàn)檗D(zhuǎn)鼓表面存在曲率，會(huì)對(duì)輪胎的力學(xué)特性產(chǎn)生影響，不能精確得到輪胎在平路面上的力學(xué)特性。

為了實(shí)現(xiàn)使用轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)精確得到輪胎平路面力學(xué)特性的目的，必須找到一種方法來消除路面曲率對(duì)輪胎力學(xué)特性的影響。目前比較常用的方法是用半徑較大的轉(zhuǎn)鼓來減小曲率影響，因?yàn)橥ㄟ^研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓半徑大于2m時(shí)，其曲率影響會(huì)減弱，但這還是不能完全消除曲率影響。很多輪胎力學(xué)研究學(xué)者們都致力于研究轉(zhuǎn)鼓路面曲率對(duì)輪胎力學(xué)特性影響的機(jī)理及本質(zhì)，但基本上都是從測(cè)試數(shù)據(jù)入手，通過觀察、處理數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)學(xué)手段試圖找到轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)與平板試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，然后研究出一些經(jīng)驗(yàn)公式可以實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)用轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)就能精確得到平路面力學(xué)特性的目的。但是，路面曲率與接地壓力之間不是線性關(guān)系，它們之間的關(guān)系非常復(fù)雜，研究起來非常困難，很難實(shí)現(xiàn)只單純使用經(jīng)驗(yàn)公式就能轉(zhuǎn)換兩種數(shù)據(jù)。目前只有S.K.Clark教授提出一組公式，能將輪胎在外轉(zhuǎn)鼓上測(cè)得的滾動(dòng)阻力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的平路面滾動(dòng)阻力，2009年被意大利學(xué)者Freudenmann,T.改進(jìn)，但這組公式只適用于滾動(dòng)阻力，而對(duì)于側(cè)向力、回正力矩等是不適用的，存在很大局限性，而且這種通過處理測(cè)試數(shù)據(jù)找到的公式也是一種經(jīng)驗(yàn)公式，不能普遍適用于所用輪胎和運(yùn)動(dòng)工況。

針對(duì)以上缺陷，有必要發(fā)明一種基于轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)輪胎平路面力學(xué)特性的方法。隨著計(jì)算機(jī)和仿真技術(shù)的快速發(fā)展，有限元技術(shù)被普遍使用，尤其輪胎有限元分析的應(yīng)用已相當(dāng)普及，ABAQUS是當(dāng)前輪胎行業(yè)有限元分析的主要軟件，因此可以通過有限元分析來實(shí)現(xiàn)消除鼓曲率對(duì)輪胎力學(xué)特性的影響的目的，也就出現(xiàn)了本發(fā)明的方法：先用內(nèi)、外轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)修正輪胎有限元模型，再用修正后的輪胎有限元模型預(yù)測(cè)平路面力學(xué)特性，通過仿真技術(shù)與試驗(yàn)技術(shù)的融合，達(dá)到消除路面曲率對(duì)輪胎平路面力學(xué)特性影響的目的，為高速重載輪胎力學(xué)特性獲取提供了一種全新的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)輪胎平路面力學(xué)特性的方法，該方法能有效消除路面曲率對(duì)輪胎力學(xué)特性的影響。

一種基于轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)輪胎平路面力學(xué)特性的方法，在設(shè)定的載荷、胎壓、路面粗糙狀態(tài)、滾動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)工況下，用測(cè)試輪胎在內(nèi)轉(zhuǎn)鼓路面和外轉(zhuǎn)鼓路面上的測(cè)試數(shù)據(jù)同時(shí)修正輪胎有限元模型，得到精確的輪胎有限元模型，再用此修正后的精確輪胎有限元模型在平路面上仿真此設(shè)定條件下的輪胎運(yùn)動(dòng)，精確預(yù)測(cè)其平路面力學(xué)特性，此方法將試驗(yàn)與仿真相融合，從而達(dá)到消除路面曲率對(duì)輪胎平路面力學(xué)特性的影響的目的，為重載輪胎力學(xué)特性獲取提供了一種全新的方法，至少包含以下步驟：

第一步：設(shè)定要預(yù)測(cè)的平路面力學(xué)特性時(shí)的測(cè)試輪胎的載荷、胎壓、路面粗糙狀態(tài)、滾動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)工況(側(cè)偏、側(cè)傾等)，以下步驟中的試驗(yàn)和仿真都在此設(shè)定條件下實(shí)施；

第二步：利用輪胎內(nèi)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)和外轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)分別完成第一步設(shè)定的條件下的輪胎力學(xué)特性試驗(yàn)，得到輪胎在內(nèi)轉(zhuǎn)鼓及外轉(zhuǎn)鼓路面上的測(cè)試數(shù)據(jù)；