1、中文 8000 汉字 ,5000单词， 2.5 万英文字符 出处： Yang X, Olatunbosun O A. Optimization of reinforcement turn-up effect on tyre durability and operating characteristics for racing tyre designJ. Materials & Design, 2012, 35:798-809. 赛车轮胎设计中轮胎反包对轮胎耐久性和操作性影响 X. Yang, O.A. Olatunbosun 摘要 轮胎胎圈区域发生破坏是 影响轮胎使用寿命的重要因素之一 。 本
2、文旨在通过有限元分析的方法 ， 对胎圈区域胎体层数以及胎圈强化反包对轮胎使用寿命和操作性的影响进行研究 。 基于实验获得的材料性能数据以及轮胎制造商提供的配置参数 ， 用有限元分析软件建立了一个光滑的双体层赛车轮胎模型 。 在实验设计（ DOE）法中 ， 通过数值实验对 各种因素 ， 包括材料性能 ， 截面面积 ，加固线 间距和 角度以及 加固 卷边 的高度 ， 进行了表征 。 有限元轮胎模型能够确定 这些参数 ， 即胎体应力平均响应分析 ， 垂直刚度 ， 横向刚度 ， 侧偏刚度和重要区域单元应变能量密 度（ SED） ， 对轮胎耐久性和 操作性 的 影响 。 同样 ， 可以得到轮胎加固反包
3、高度的最优值 ， 作为轮胎设计的 参考信息 。 此外 ， 垂直刚度对学生方程式（ FS）的赛车 实验和预测 非常重要 。 .为了减少轮胎垂直刚度 并提高轮胎的耐久性 ， 在原设计的基础上提出了 一个 单胎体帘布层的 改进的轮胎 。 通过有限元分析的结果 ， 对原来的和改进后的 轮胎的耐久性和 操作 性 ， 进行了对比 。 FEA 分析结果 表明 ， 改进 的 模型 在 提供轮胎 所需的 的 性能的同时 ，还 提高 了 轮胎的耐久性 。 因此 ， 在未来的轮胎设计中 ， FEA 仿真技术可以用于轮胎加固 反包 的优化选择 。 1 前言 作为 车辆 唯一 和道路 接触的 部分 ， 充气轮胎 具有重
4、要作用 ， 因为 它影响着车辆 乘坐的舒适性 ， 操纵性 ， 燃油效率等 。 在 操作性 能方面 ， 大部分 FS赛车队选择轮胎时要考虑轮胎的 回弹率 。 正如由 德国 Clarke 1指出的那样 ， 来自不同轮胎制造 商 的 FS轮胎 往往有不同的侧壁刚度 和 回弹率 。 显然 ， 侧壁刚度对轮胎 操作性 能有着极重要的影响 。 侧壁垂直形变 主要影响 轮胎的垂直刚度 ， 从而影响车辆的乘坐舒适性 。 同样 ， Wallentowitz和 Gies提出 ， 侧壁的横向 刚度显著影响轮胎的转向 性能 2。 充气轮胎是 由多种橡胶成分和增强成分等组成的复合结构 3。 据观察 ， 在侧壁区域 的
5、加强层 ， 即胎体帘布 层 ， 决定侧壁的机械特性 。 此外 ， 所有的胎体帘布两端都 紧紧 包裹在胎圈周围 ， 并且通过胎圈位置的 加固对胎圈定位和保护 。 因此 ， 胎体帘布层反包 高度和轮圈 加强反包 高度 会影响垂直刚度和轮胎侧壁横向刚度 ， 进而影响轮胎的 侧偏性 。 同样 ， 这些加固帘 线的 间距 ， 横截面面积 ， 角度和线性弹性模量也影响 轮胎侧壁的 垂直刚度和横 向刚度以及轮胎侧偏性 。 另一方面 ， 从轮胎的疲劳和破坏 的层面来看 ， 轮胎帘布层反包末 端 以及靠近胎圈加强反包 的区域是两大最易于断裂分层的区域之一 ， 可以 导致加载时轮胎加强层 强度大量降低 3。 轮圈
6、区域的损害会 导致轮胎旋转不均匀 ， 甚至疲劳 破坏 4。 胎肩边缘则是另一易受损的区域 。 目前 ， FEA已经被轮胎工业广泛接受 ， 成为轮胎优化设计时更易被选择的工 具 。 一般而言 ， 轮胎的横截面 的几何形状和轮胎加强 是轮胎优化设计的两个主要领域 。 Cho等 5提出的多目标法优化 胎体轮廓 。 采用非平衡轮胎轮廓理论 ， 建立了 2D有限元充气轮胎模型 ， 通过 权衡 实现 法 （ STOM） ， 即同时增强胎体边带强度以提高轮胎机动性能和降低 胎体边带区域强度和应变能密度以提高轮胎耐久性 ， 获得了最佳轮胎胎体轮廓 。 胎体单元的 内节点半径被选为设计变量 。 在 Abe等 6,7对轮胎拓扑结构进行了探讨 ， 涉及到优化每种 轮胎材料的弹性模量 以改善轮胎性能 ， 特别是滚动阻力 。 此外 ， 他们还介绍了遗传算法（ GA）优化带结构 ， 包括带角度和带宽度优化 。 这种优化方法中得到物理测试了验证：侧偏刚度可以增加 15 。 通过对文献的调查发现 ， 轮胎帘布层卷边和轮圈加固卷边对轮胎耐久性和操作性 能方
