基于弹性基础柔性梁的重载轮胎面内胎体与胎侧耦合建模及参数辨识

刘志浩， 高钦和， 刘 准， 王 旭

(火箭军工程大学 兵器科学与技术军队重点实验室, 西安 710025)

重载轮胎作为军用车辆与地面直接接触的部件，其力学特性直接影响车辆动力学特性。整车的主要性能指标的研究，如平顺性[1]、动力性、纵向[2]、侧向稳定性[3]等都和轮胎模型密不可分。

重载轮胎与乘用车轮胎和卡车轮胎相比，具有重型化承载的特点，广泛应用于武器发射平台，其平均轴荷在10～13 t，且为了保证其越野特性，重载轮胎具有较大的扁平率，如图1所示。

轮胎面内特性[4]直接影响轮胎的垂直振动、包容特性和滚动阻力等，直接影响汽车的平顺性、声噪、动力性和燃油经济性。由于轮胎具有极其复杂的结构，具有材料非线性和几何非线性，因此基于面内特性分析轮胎测试与建模属于汽车动力学研究的难点之一。而模态测试则是一种求取结构模态频率和阻尼、进行结构动态特性分析的重要方法，广泛应用到车辆动力学建模与测试中。

图1 不同轮胎的扁平比Fig.1 Flatness ratio of different kinds of tires

现有的研究方向大多集中在轿车或乘用车的动态特性分析，主要有：Fan等[5]及其课题组，利用模态测试的方法获取了胎体与轮毂间的耦合振动模态；葛剑敏等[6]利用试验模态的方法分析了气压和轮胎质量对轮胎固有频率的影响，高海慧等[7]通过试验模态的方法研究充气压力对模态参数的影响规律，而对重载子午胎开展模态试验研究文献的却很少。

重载轮胎气压高，阻尼低，花纹粗大，且较大的扁平比的结构特点致使在滚动过程中的噪声主要来源是结构振动，且随着重载车辆速度提高至70 km/h[8]，结构振动噪声占轮胎噪声的比重达到65%，如图2。……