轮胎作为汽车惟一的接地部件，是影响汽车操纵稳定性、平顺性、燃油经济性和振动等的关键因素，汽车的许多重要性能都与轮胎的动态特性有关。轮胎在结构上满足设计要求后，还需要与整车进行匹配，如果底盘和轮胎具有同样的振动特性，就会发生共振现象。因此必须从有限元分析轮胎固有频率入手来确定轮胎的基本振型。传统汽车振动理论模型常采用线性弹簧表征轮胎的振动特性，这种简化严重降低了模型精度，不能满足工程问题的需要。采用有限元法研究轮胎的振动特性是近年来轮胎研究的热点，轮胎有限元分析对轮胎结构可以进行较精确的描述，并且能描述轮胎的非线性特性及考虑轮胎与轮惘和轮胎与地面的接触约束，具有较高的精度。
      本工作以12.00R20规格全钢载重子午线轮胎为例，运用ABAQUS软件建立三维有限元模型，进行模态分析，以得到轮胎的固有频率和相应的振型，并研究充气压力和负荷对轮胎固有频率的影响。为了提高计算效率，对模型作以下简化：
      (1)忽略防擦线、标志线等；
      (2)忽略花纹的影响；
      (3)忽略0}带束层与第3带束层的间隙；
      (4)由于气密层很薄，忽略其影响，将该层与勺衬层合并后整体进行网格划分；
      (5)考虑到胎肩垫胶和胎面基部胶用的是同一种材料，将这两处合并后整体进行网格划分。
      目前定义帘线-橡胶复合材料有两种方法，一种是采用复合材料模型，另一种是采用rebar模型。rebar单元可以分别定义帘线和橡胶材料，应用有限变形理论，与实际的结构模型相结合，可以得到帘线一橡胶复合材料在不同组分下的力学特性，因此得到广泛应用。
      在ABAQUS中有两种方法来定义rebar单元：一种是直接将rebar单元定义在橡胶实体单元内；另一种是先将rebar单元定义在面单元上，再将面单元嵌入到相应的橡胶实体单元内。经过反复摸索和试算，本研究采用后一种方法。橡胶基体和帘线的材料参数由试验得到，应用软件对所测得的橡胶材料参数进行曲线拟合，橡胶材料采用不可压缩的Yeoh模型，钢丝帘线采用线弹性模型。在模型中定义了钢丝帘布的帘线角、帘线间距、单根钢丝的截面积和钢丝离面单元中面的距离。
      用二维模型分析轮胎装配和充气工况，几何条件和负荷条件是轴对称的，而且帘线的铺设形式也是轴对称的，因此可以用平面轴对称有限元模型来模拟!3]。由于受带束层和加强层端部帘线的影响，轮胎会绕着旋转轴扭转变形，因此针对四边形单元和三角形单元分别采用CGAX4H和CGAX3H车由对称单元来模拟。
本研究采用直接约束法，这种方法对接触的模拟精度高，具有普遍适应性。模拟时将轮惘和路面定义为解析刚体。使用有限滑移法模拟轮胎与轮绸和轮胎与路面之间的接触。
      以12.00R20规格全钢载重子午线轮胎为原型，使用8.5I型标准平底轮惘，标准充气压力为840 kPa，单胎额定负荷为3750 kg。二维模型有单元1377个、节点1253个。将二维模型沿圆周方向旋转360并划分100等份构成三维模型。
      模型验证的方式有很多种，目前的测试方法有测试轮胎与路面的接触压力和面积及轮胎充气后的断面宽等，本研究在下沉量-负荷试验机上测试轮胎的下沉量一负荷曲线，该方法也是目前比较常用的验证方法之一。
      有限元分析和试验结果，误差在6%以内，满足工程问题的要求，因此可以利用此模型分析轮胎的力学性能。

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