輪胎磨損
關(guān)注創(chuàng)建者：偉_sss 創(chuàng)建時間：2020-08-06
輪胎磨損的視頻教程
UMESHMOTION子程序
case1以幫助文檔輪胎磨損案例為例，對該案例的理論公式推導(dǎo)、程序功能分解、程序的逐行解釋和調(diào)試形式進行了說明，詳細分析了程序設(shè)計思路。case2以平面磨損為例，介紹了在CAE下磨損分析的一般設(shè)置和多子程序連用的仿真實現(xiàn)思路。 課程附件中由（fortain語法書籍、輪胎磨損的程序逐行注釋，本人自己整理的課程專用ppt，平面磨損inp+for文件）。
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Abaqus UMESHMOTION Archard磨損子程序示例應(yīng)用講解
Abaqus UMESHMOTION Archard磨損子程序示例應(yīng)用講解,使用更簡單的子程序達到磨損仿真目標的實現(xiàn)，該子程序與官方提供的不一樣！不是對官方那個輪胎磨損算例的解讀，歡迎大家積極留言，我會根據(jù)問題的反饋，專門錄制相應(yīng)的視頻進行答疑。附件包含一個演示CAE文件，兩個子程序。
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輪胎磨損的實例教程
本次分析在車速32km/h的情況下，持續(xù)進行3.6*10^6秒，輪胎前進32000公里。
最后的分析為磨損分析，來預(yù)測磨損或者面消融，根據(jù)穩(wěn)態(tài)側(cè)傾輪胎得到評估。我們關(guān)注由磨損評估結(jié)果得到的輪胎外形的改變；因此我們需要介紹在穩(wěn)態(tài)過程中允許瞬態(tài)效果的建模假設(shè)。
基本的假設(shè)是用當前實時持續(xù)的滾動角速度來解釋穩(wěn)態(tài)前進分析步。我們認為在任何時候輪胎滾動時輪胎的磨損造成的輪胎外形變化僅僅有很小的效果。因此在整個分析步的每一步穩(wěn)態(tài)的結(jié)果都是合適的。有了這些假設(shè)，我們就能同時考慮兩個不同時間范圍的效果：短的輪胎轉(zhuǎn)動時間范圍和長的輪胎壽命時間范圍。
磨損模型
為了舉例說明磨損的過程，假設(shè)磨損率是局部接觸壓力和滑移率的線性函數(shù)，進行一個簡單的磨損例子。盡管我們能計算這些工程量，由于在穩(wěn)態(tài)移動狀態(tài)下使用歐拉公式，他們必須應(yīng)用于胎面流線來模擬輪胎周長磨損。
磨損率計算
磨損模型如下：
q是體積損失量或者磨損量；k是無量綱磨損系數(shù)；H是材料硬度；P是接觸壓力；A是接觸面積；Y是接觸滑移率。在這里我們可以認為用PAy描述摩擦耗損率。對于輪胎橡膠，我們假設(shè)磨損系數(shù)k=10^-3，材料硬度H=2GPa。
下面開發(fā)的目標是材料的磨損表達式能應(yīng)用于磨損分析的節(jié)點上。首先，考慮用一條帶狀物圍繞著輪胎，帶狀物的中心用包含胎面花紋的有序節(jié)點來定義。這條中心線是以和每個節(jié)點聯(lián)系的輔助面的任意一邊作為邊界。這樣的帶狀物包含輪胎與路面接觸的所有面。我們認為發(fā)生在帶狀物上的磨損是均勻的；因此我們用下式表達整個帶狀物的磨損率，
其中t是時間，x是當前配置位置。
展開 摘要：以12.00R22.5全鋼載重子午線輪胎為例，利用Hypermesh和Abaqus有限元分析軟件研究行駛面寬度和弧度高對其偏磨損的影響，采用接地區(qū)域摩擦功偏度值評價輪胎的偏磨損。結(jié)果表明：輪胎徑向剛度和側(cè)向剛度的有限元分析結(jié)果與試驗結(jié)果具有良好的一致性；輪胎行駛面寬度和弧度高的變化使胎面不同區(qū)域的摩擦功發(fā)生變化；隨著行駛面寬度增大，輪胎的偏磨損減少；隨著行駛面弧度高增大，偏磨損增加。
關(guān)鍵詞：載重子午線輪胎；行駛面寬度；行駛面弧度高；偏磨損；有限元分析
輪胎的耐磨性能直接影響其行駛里程。在輪胎的磨損形式中，非正常磨損對輪胎的使用壽命影響較大[1]，其可導(dǎo)致輪胎提前報廢，甚至可能造成輪胎爆胎，威脅汽車的行駛安全。
輪胎的偏磨損屬于非正常磨損，是由于胎面與地面摩擦能的分布差異而導(dǎo)致胎面寬度方向上的不均勻磨損[2]。輪胎偏磨損的影響因素較多，主要涉及輪胎的結(jié)構(gòu)、材料和車輛設(shè)計參數(shù)等。
胎面是輪胎與路面的接觸部位，其輪廓結(jié)構(gòu)對輪胎偏磨損影響較大。Y. Tanaka等[3]研究了胎面弧連接方式對輪胎耐磨性能的影響；J. R. Cho等[4]通過優(yōu)化輪胎胎面花紋形狀，改善了輪胎的耐磨性能。
應(yīng)用有限元方法分析輪胎的耐磨性能較普遍。S. Knisley[5]通過大量試驗建立了接觸摩擦能與胎面質(zhì)量損失之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果一致。K. R. Smith等[6]建立了室內(nèi)胎面磨耗變形與穩(wěn)態(tài)有限元法得到的摩擦功之間的關(guān)系。
展開 據(jù)外媒報道，輪胎傳感器和數(shù)據(jù)管理公司Tyrata在研發(fā)其IntelliTread TM實時胎面磨損傳感器上取得了里程碑式的成就。在各種OEM乘用車輪胎上進行測試之后，該傳感器的設(shè)計和操作都得到改善。IntelliTread傳感器利用無線信號追蹤胎面深度在毫米上的變化，當用作商用時且需要更換輪胎時，或報告有關(guān)胎面不均勻以及輪胎磨損情況危險的信息時，該傳感器會發(fā)出信號。
每年，僅在美國，與輪胎相關(guān)的事故就造成了數(shù)百人死亡，數(shù)千人受傷，很多此類事故都因磨損輪胎造成。但是，確定胎面深度的唯一常用方法就是手動測量輪胎，如在輪胎凹槽中夾著一個硬幣以確定深度。雖然集成式輪胎壓力傳感器提高了安全性，但是行業(yè)仍急需實時監(jiān)控輪胎胎面厚度的方法。Tyrata的新技術(shù)可以監(jiān)控、追蹤并預(yù)測輪胎使用壽命內(nèi)的胎面磨損程度。IntelliTread傳感器使用安裝在輪胎內(nèi)部的專有傳感器和電子技術(shù)確定胎面深度。當傳感器被施加電壓時，電信號會通過輪胎。當輪胎橡膠磨損時，信號會發(fā)生變化。傳感器電子設(shè)備會利用此類信號變化來確定輪胎胎面深度，然后可以無線傳輸數(shù)據(jù)，進行進一步分析并向消費者顯示。
輪胎是由多種性能迥異的原材料組成的復(fù)雜、異構(gòu)的結(jié)構(gòu)，因此測量胎面磨損情況非常具有挑戰(zhàn)性。電信號必須穿透大多數(shù)輪胎的核心鋼帶等輪胎所有層，而且對胎面幾毫米的深度變化都非常敏感。憑借傳感器在設(shè)計和操作方面的進步以及電子設(shè)備和包裝，Tyrata團隊現(xiàn)在已經(jīng)在韓泰（Hankook）和凡士通（Firestone）鋼帶子午線輪胎等OEM乘用車輪胎上驗證了其技術(shù)。安裝在每個輪胎各個部分處的傳感器在每次胎面移除1毫米時，就會重復(fù)產(chǎn)生可預(yù)測的回應(yīng)。隨著Tyrata實現(xiàn)其IntelliTread技術(shù)的商業(yè)化，這一技術(shù)突破促進了該傳感器向產(chǎn)品級包裝和車載集成測試發(fā)展。
展開 一輛新?lián)Q輪胎的TJ6320汽車，行駛約400km，前輪就磨出了簾布層，駕駛員反映方向發(fā)抖、發(fā)飄，且油耗增加了許多。經(jīng)檢查，側(cè)滑量大于10 m/km，將前輪側(cè)滑調(diào)整為1m/km后，汽車性能良好，輪胎磨損正常。
一、高性能子午線輪胎設(shè)計與仿真
今天我
主要講述基于UMESHMOTION子程序進行Abaqus子午線輪胎磨損分析。
希望從仿真技術(shù)角度帶領(lǐng)大家認識一下高性能子午線輪胎研發(fā)工作那些事。
車輛在日常行駛過程中常處于轉(zhuǎn)彎制動等工況，隨著輪胎行駛里程的增加，輪胎磨損日趨嚴重，輪胎是一個全生命周期的部件，起始狀態(tài)到報廢狀態(tài)時輪胎的磨損量大約為6mm(達到磨耗標志)。在輪胎使用過程中，磨損不可避免，并隨使用時間的延長而加劇。輪胎磨損會改變胎面形貌、剛度和接觸特性等，進而影響輪胎的動力學(xué)性能。
為簡化輪胎磨損測試過程，
D.O.Stalnaker等提出了一種輪胎室內(nèi)磨損模擬的可行方案，
如下圖所示。這種方法首先通過部分室外測試和整車動力學(xué)仿真獲取胎面所受道路路面譜等數(shù)據(jù)，之后利用有限元仿真和轉(zhuǎn)鼓臺架進行實際道路模擬測試， 結(jié)合胎面膠耐磨性能數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)主要基于室內(nèi)轉(zhuǎn)鼓試驗來預(yù)測輪胎道路磨損特性的目標。
輪胎室內(nèi)磨損測試基本流程
一、
ABAQUS子程序二次開發(fā)的軟件配置
在Abaqus進行磨損子程序調(diào)用時，首先需要對Abaqus的運行環(huán)境進行更改，ABAQUS 的用戶子程序是根據(jù) ABAQUS 提供的相應(yīng)接口， 按照 FORTRAN 語法用戶自己編寫的代碼。在一個算例中， 用戶可以用到多個用戶子程序， 但必須把它們放在一個以.FOR 為擴展名的文件中。
展開 
輪胎磨損的相關(guān)專題、標簽、搜索
輪胎磨損的最新內(nèi)容
圖7 前束角隨車輪跳動的變化曲線
通常希望輪距的變化要小些，以減少輪胎的磨損。從圖中可以看出，車輪向上跳動時輪距的變化更小一些，這樣可以減小載荷增加時輪胎的磨損，轉(zhuǎn)向斷開點向外移30mm后輪距變化對應(yīng)的值基本不變。
Shi等利用MATLAB設(shè)計了FSC賽車的轉(zhuǎn)向梯形機制，減少了輪胎的磨損，保證了良好的轉(zhuǎn)向能力和抓地力[12]。Yang等計算了后輪輪轂在不同工況下的力學(xué)參數(shù)，結(jié)果表明優(yōu)化設(shè)計后的后輪輪轂可減重約20%[13]。
實際上即使車輛直行時，也會因為胎壓、輪胎磨損程度、裝配精度等問題而滾動半徑不相同。而打滑會造成輪胎的異常磨損、能量消耗過大、轉(zhuǎn)向失效等為題，因此需要增加差速器保證兩側(cè)車輪的純滾動。
本文主要通過ADAMS/View建立差速器模型，并且將其應(yīng)用在簡化的小車上進行仿真分析。
車輪傾角角度的不同會直接影響到輪胎的磨損，同時，多連桿懸掛結(jié)構(gòu)能通過前后置定位臂和上下控制臂有效控制車輪的外傾角。
下圖表示的是輪胎磨損效果的輪廓結(jié)果。下面第二個圖片表示的是新輪胎和磨損后輪胎接地印跡分布的情況。
在“歐七”標準中，不僅有燃油消耗、尾氣排放的標準，而且把“魔掌”伸向了輪胎，理由是：輪胎磨損導(dǎo)致的粉塵污染物質(zhì)(微塑料)也會對環(huán)境造成影響，輪胎污染物排放量是排氣管顆粒物排放量的400倍。這就對輪胎行業(yè)的研發(fā)能力提出了更高的要求，不僅要提升輪胎的燃油經(jīng)濟性，也要降低輪胎的顆粒物排放指標。
制動壓力波動影響舒適性和輪胎磨損等問題；滑移率波動影響制動安全性和穩(wěn)定性。分析指出波動是由于電磁閥只有開、關(guān)兩種狀態(tài)，實現(xiàn)流量的連續(xù)控制難度很大。
從閥芯的機械運動機理、電磁閥驅(qū)動電流變化和線圈磁通的關(guān)系等角度提出了電磁閥驅(qū)動電流的確定方法，能夠更精確地控制電磁閥的開關(guān)動作。
雙叉臂式懸掛通常采用上下不等長叉臂(上短下長)，讓車輪在上下運動時能自動改變外傾角并且減小輪距變化減小輪胎磨損，并且能自適應(yīng)路面，輪胎接地面積大，貼地性好。由于雙叉臂式懸掛比麥佛遜式懸掛雙叉臂多了一個上搖臂，需要占用較大的空間，而且定位參數(shù)較難確定，因此小型轎車的前橋出于空間和成本考慮較少采用此種懸掛。
ABS的優(yōu)越性表現(xiàn)在如下的幾個方面：
能有效地利用輪胎與路面間的附著能力，縮短制動距離，尤其是在冰雪路面上可縮短10%-15%；
制動過程中，車輪仍然可以滾動，保持了前輪的可操縱性，防止后輪的側(cè)滑，維持了行車方向的穩(wěn)定性；
由于制動防抱，車輪不會抱死拖滑，減少了輪胎的磨損，可以提高輪胎的使用壽命，減少空氣中的污染
影響汽車動力性的主要因素
總裝規(guī)劃設(shè)計
燃料電池汽車（FCV）的NVH特性分析與控制
新產(chǎn)品質(zhì)量評估
整車密封性能開發(fā)
汽車聲品質(zhì)開發(fā)方法與工程實踐
汽車輪胎振動與磨損研究
