载重子午线轮胎胎面磨耗有限元分析

赵亚元，王 伟，2*

（1.青岛科技大学 橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东 青岛 266042；2.大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116024）

轮胎作为汽车的唯一接地部件，要支承车辆本身及载质量、缓冲来自路面的冲击、确保行驶安全性和乘坐舒适性等[1]。耐久性直接决定了轮胎的使用寿命和更换时间。作为耐久性最重要的指标，耐磨耗性还会影响轮胎的操纵安全性及相关性能。例如随着轮胎胎面磨耗行为的发生，花纹块厚度不断减小，轮胎在湿滑路面上的抓着力、排水能力下降，与路面的作用力降低，制动距离变大，安全性降低[2]。早在20年前，国外学者就已经开始使用有限元法分析胎面的磨耗性能。S.Knisley[3]通过大量试验建立了接触摩擦能与胎面质量损失之间的关系式，试验与有限元分析结果一致。 J.C.Cho等[4]使用显式有限元法分析了胎面的磨耗分布。K.R.Smith等[5]建立了室内胎面磨耗变形与稳态有限元法得到的摩擦能之间的关系。近几年来，国内很多学者也开始对胎面磨耗特性进行了有限元分析[2，6-9]。轮胎磨耗是复杂的物理化学现象，轮胎设计、使用条件等都会对其产生影响。国内外学者通过大量的实验对这些影响因素进行了考察，并得出了相近的规律[10-14]。

本研究通过有限元法预测标准工况下11.00R20载重子午线轮胎的胎面磨耗性能，并分析气压、负荷以及行驶速度对胎面磨耗的影响，得出相应的变化规律。

1 轮胎有限元模型

根据11.00R20载重子午线轮胎材料分布图，得到平面轴对称网格模型，如图1所示。……