胎面-路面摩擦特性设置对轮胎仿真分析的影响

崔志博，吴 健，王友善*，柴德龙，胡 锴，吕佳锋

（1.哈尔滨工业大学 复合材料与结构研究所，黑龙江 哈尔滨 150001；2.杭州朝阳橡胶有限公司，浙江 杭州 310018）

随着计算力学理论和计算机技术的发展，有限元分析程序越来越成熟，已被成功应用于轮胎分析[1]，基本能够涵盖轮胎所涉及的各个方面，例如静态、稳态、侧偏和侧倾等力学分析[2-3]，温度场、硫化和滚动阻力等热学分析及噪声和振动等声学分析。然而很多因素会对有限元分析结果产生影响，轮胎-路面之间的摩擦特性就是其中之一[4]。

轮胎胎面为橡胶材料，橡胶材料与路面的摩擦因数具有异于普通材料的特点：随着接触压力增大而减小，并且当滑移率达到一定值后随着滑移率增大而减小[5-7]。为了获取橡胶摩擦因数的变化规律，很多学者提出了摩擦因数与接触压力和滑移率的函数关系式[8-11]。

虽然已知橡胶材料摩擦因数的接触压力和滑移率依赖特性，但目前大多数轮胎有限元分析仍采用给出固定摩擦因数的方法，因此本工作研究轮胎-路面摩擦特性设置对有限元分析结果的影响，用以指导实验测量和仿真分析。

1 有限元分析模型及方案

本研究以12.00R20全钢子午线轮胎为例，有限元分析模型如图1所示。

根据Y.S.Wang等[12]的设计方法，通过调整内外轮廓，获取5种在相同载荷条件下具有不同接地特性[蝴蝶形（接地侧缘压力较高）、轻微蝴蝶形（接地侧缘压力稍高）、近似矩形（接地压力中间高）、胶囊形（接地压力中间高）和椭圆形（接地压力分布均匀），编号为a—e型]的轮胎，如图2所示。……