载重子午线轮胎帘线受力的有限元分析

以10.00R20轮胎为原型,针对特定的断面轮廓形状和帘线结构形式建立了轮胎结构计算的有限元模型,着重研究了额定充气压力状态以及受静负荷作用时各部分帘线受力的基本特征。结果表明:(1)充气状态下胎冠部和胎圈部的帘线结构参数之间的相互影响很小,因而在分析设计中可以相对独立地考虑;(2)静负荷作用下帘线受力在接地面附近的分布情况较复杂,尤其是负荷较大时可能出现胎冠中部帘线张力不足甚至受压以及0°带束层边缘受拉力过大的情况,这些对轮胎使用性能不利的受力状况可以通过帘线结构的合理设计来克服。     

关于蜂窝结构面内剪切模量的注记

本文指出Gibson等提出的等壁厚峰窝结构在面内剪力作用下的单元分析不满足平衡条件.本文建立了等壁厚与非等壁厚峰窝结构在面内剪力作用下的合理的单元分析,导出了蜂窝结构面内折合剪切模量G_(xy)的计算公式.本文结果与实验数据符合得很好.     

软粘土动剪切模量的研究

本文建立了动剪切模量随深度变化的函数关系,运用模糊概率对动剪切模量进行评述,以供地基的动力稳定性分析     

剪切模量是幂函数的成层土的地震随机反应

基于改进的一维剪切梁模型，对剪切模量是其深度的某一幂函数的成层非均质土层，得到其稳态动力响应的封闭型解析表达式。首次证明了这种土层振型函数的正交性，然后利用随机振动理论，并基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数：白噪声谱和过滤白噪声谱。研究了该土层对地震的随机动力响应问题。计算结果表明，1)在基岩输入地震加速度的功率谱为白噪声谱的情况下，土层的最大期望反应均有别于过滤白噪声谱时的相应值；2)平稳输入与输出过高地估计了土层的随机响应。     

轮胎结构分析的一般壳体精化理论

基于一般壳体理论和Reddy型剪切精化理论,发展出适用于充气轮胎的结构非线性分析的一般壳体精化理论.为获得一个具有解析结构的近似解,将Bezier多项式用于分片描述轮胎几何形状和位移场,应用Rayleigh-Ritz 法构造轮胎在充气内压作用下的内力、变形和层间应力的解.这一模型具有任意铺层性、复杂曲面逼近便捷和求解精度可控等优点.为比较起见,文中还对轮胎结构作了三维有限元数值分析.两种方法的综合比较表明,该文提出的轮胎模型不仅预测结果精确,而且大大节省计算量.     

垂直沉积干燥薄膜的剪切模量粒径依赖研究

作者前期在关于胶体颗粒粒径对干燥薄膜的初始裂纹形成影响的研究论文中报道了:对于相同厚度薄膜的初始裂纹,其裂纹间距随颗粒粒径的增大而减小.本文从这一实验现象出发,针对垂直沉积干燥薄膜的剪切模量进行了进一步的理论分析.结果表明此薄膜的剪切模量同样具有粒径依赖的特性.同时,通过与颗粒聚集体材料剪切模量的粒径依赖性的比较,我们发现二者有所差异,这表明干燥薄膜的剪切模量不仅仅由其固相部分决定,其液相部分的影响不可忽视.     

基于Bezier曲面的子午线轮胎自由振动分析

基于一般壳体理论和Reddy型剪切精化理论,发展出适用于充气轮胎自由振动分析的曲面壳模型.为获得近似解, 用Bezier函数描述分片的轮胎几何形状和位移场,应用Ritz法构造轮胎的内力、变形从而获得充气轮胎在自由状态下的固有频率特性;讨论了充气压力对轮胎自由振动的影响.与有限元数值解和试验值综合比较表明,当前方法的计算结果不仅精确可靠,而且大大节省计算量.     

橡胶复合材料结构大变形有限元分析

建立了一个橡胶复合材料结构有限元分析模型。在该模型中 ,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性和物理非线性及橡胶基复合材料的各向异性。此外 ,本文还利用该模型研制的有限元分析软件对全钢丝子午胎的变形轮廓进行了详细的分析。     

纳米夹杂复合材料的有效反平面剪切模量研究

基于Gurtin-Murdoch表面/界面理论模型,利用复变函数方法,获得了考虑夹杂界面应力时夹杂/基体/等效介质模型的全场精确解,发展了能够预测纳米夹杂复合材料有效反平面剪切模量的广义自洽方法,给出了复合材料有效反平面剪切模量的封闭形式解.数值结果显示:当夹杂尺寸在纳米量级时,复合材料的有效反平面剪切模量具有尺度相关性,随着夹杂尺寸的增大,论文结果趋近于经典弹性理论的预测值;夹杂尺寸对于有效反平面剪切模量(论文结果)的影响范围要小于其对有效体积模量与剪切模量(各向同性材料)的影响范围;有效反平面剪切模量受夹杂的界面性能和夹杂刚度影响显著.     

免充气轮胎下沉量及封闭型菱形多孔结构分析

以鸟巢结构式免充气轮胎为研究对象,建立了该免充气轮胎的计算模型。提出了免充气轮胎多孔结构封闭式下沉量算法,应用ABAQUS有限元仿真软件对封闭型菱形多孔结构单向相对弹性模量进行了拟合分析。将该免充气轮胎下沉量的理论计算值、有限元仿真结果以及同型号充气轮胎的实验结果进行了对比。结果表明该免充气轮胎多孔结构封闭式下沉量算法能够近似计算该免充气轮胎的下沉量。     

周期性多孔材料等效剪切模量与尺寸效应研究

提出了以圆筒扭转力学模型为基础, 预测周期性多孔材料等效剪切模量及其研究尺寸效 应的一种简单有效计算方法. 以方形孔和圆形孔两种典型多孔材料为例进行了数值计算求解; 同时, 建立了几何参数随体胞尺寸缩放因子$n$的解析关系, 证明了两种构型的周期性多孔材 料的等效剪切模量均随尺寸缩放因子$n$的增大而减小. 当$n \to \infty $时, 即体胞尺寸相对整体结构无限小时, 多孔材料的等效剪切模量趋近收敛于一个恒定值; 当体胞的材料体分比增大时, 多孔材料等效剪切模量也随之增大. 此外, 依据周 期性多孔材料的结构对称特性, 使用体胞子结构有限元计算模型进行等效剪切模量及其尺寸 效应的预测, 极大地提高了计算效率.     

辽西风积土动剪切模量与阻尼比特性试验研究

研究辽西风积土的动力特性离不开其动剪切模量与阻尼比这两个最基本的参数. 通过一系列动三轴试验, 分析了围压、固结比、振动频率对原状风积土的动剪切模量与阻尼比的影响情况, 并探讨了其产生的机理. 通过试验数据分析表明, 风积土的动剪切模量随围压的增大而增大, 但阻尼比随围压的增大而减小; 动剪切模量随固结比的增大而增大, 阻尼比随固结比的增大而减小; 动剪切模量和阻尼比均随振动频率的增大而增大, 但影响较小, 不如前两个因素明显.     

飞机起落架舱内轮胎爆破压力场测试研究

飞机轮胎爆破压力场分布模型对于飞机轮胎强度计算和起落架舱内防护设计至关重要。本文开展某型飞机起落架舱内轮胎爆破试验研究,利用高频动压传感器测试防护罩上关键点处的压力值,建立了轮胎爆破气流场压力分布模型,最后采用有限元方法对防护罩结构进行数值模拟并与试验结果对比分析。结果发现,航空轮胎爆破时间短暂但威力巨大,起落架舱内轮胎爆破最大压力值随初始压力和爆破距离呈指数关系衰减。根据试验结果分别提出了斜交胎、子午胎的爆破压力场分布模型并对防护罩进行了数值计算,所得应变值与数值结果误差在12%以内,说明所提出的压力场分布模型可用于起落架舱内防护罩设计。本文所提出的试验方法及爆破压力场分布模型为起落架舱内防护设计提供了参考依据。     

关于蜂窝芯体面外等效剪切模量的讨论

对于六边形蜂窝芯体,其面内等效参数具有确定的解析式,便于应用;相比之下,对于面外等效剪切模量,现有工作只能给出其上下限,由于没有确定的取值,给工程计算带来了困扰。为克服这一矛盾,本文通过Y型蜂窝胞元,针对薄面板的情况,重新分析了芯材的面外等效剪切模量。针对直壁板与斜壁板厚度为1:1和2:1的情况,给出了近似的弹性力学解答,并由此确定出面外等效剪切模量的上限。本方法所确定的剪切模量的上限与文献给出的剪切模量的下限是相同的,从而使该模量也具有确定的解析表达式,方便了数值计算和分析。试验数据和有限元数值分析均验证了本文结论的正确性。     

轮胎与地面接触问题的非线性有限元分析

考虑轮胎的材料非线性、几何非线性、橡胶帘线复合材料各向异性、以及橡胶材料本身的不可压缩特性等,分析了9．00R20子午线轮胎静态下与地面的接触问题,考察了不同下沉量、不同内压及静摩擦系数与因素对轮胎静态接地面内应力应变场的影响,得出了对工程设计有指导意义的结论。     

轮胎充气温度对光电里程仪标度因数影响的标定算法

为减小车辆轮胎充气温度对光电里程仪标度因数的影响,提高车载航位推算系统的定位精度,分析了航位推算系统的误差模型,提出了基于载波相位差分GPS的里程仪标度因数标定方法.基于CDGPS的高精度定位特性,结合SINS和里程仪的输出,利用卡尔曼滤波对里程仪标度因数随轮胎充气温度的变化进行标定.实验表明该方法可以精确标定里程仪标度因数随轮胎充气温度的变化特性,在给定初始充气压力情况下标度因数与充气温度呈线性关系.利用标定后的里程仪进行了跑车验证实验,在较良好的路况下,行驶里程78km,纬度误差由28 m减小到5 m,经度误差由65 m减小到10m.     

改进的虚裂纹闭合技术及其在复合材料脱层分析中的应用

提出一种改进的虚裂纹闭合技术（ＶＣＣＴ）对轮胎带束（一咱复合材料结构）不同脱层长度下的应变能释放率进行了计算。将强度裂纹闭合的位移作了一种可变约束施加在变形后的裂纹尖端,约束反力作了裂纹尖端力计算,应变能释放率由裂纹尖端力和约束位移的乘积得到。该方法的优点是简便易行,在物理理解上直观,实施起来方便。本文就用该技术对带束脱层进行了断裂力学分析,给出数值结果,并对带束的脱层寿命进行了评价。     

剪切和扭转工况下微纳米薄壁蜂窝的等效剪切模量计算

分别针对剪切和扭转两种工况给出了微纳米薄壁蜂窝等效剪切模量的解析计算方法.该方法综合考虑了由面板对芯层的约束导致的高度效应和当蜂窝胞壁厚度进入微纳米量级时引起的尺度效应.首先对蜂窝各胞壁选取了可反映面板约束以及受力状态的三角级数位移场,然后在本构关系中引入修正偶应力理论以描述尺度效应,最后应用能量均匀化方法求得蜂窝的等效剪切模量.以典型六边形蜂窝为例,给出了完整的计算过程和结果.与文献中的等效剪切模量结果进行对比,讨论了不同工况下等效剪切模量随芯层高度和胞壁厚度的变化趋势,以及高度效应和尺度效应之间的相互影响.     

冰面上轮胎摩擦牵引力的实验研究

研制开发了测试冰雪面轮胎力学特性的试验装置,该装置具有可作往复运动的平台冰槽。在不同冰基体温度下,分析了轮胎摩擦引力受侧偏角,载荷和轮胎充气压力的影响,从试验角度论证了轮胎中央充放气系统对改善冬季轮胎牵引性能的作用,该装置的建立将有利于轮胎新结构和新材料的开发,并起到完善现有轮胎力学模型的作用。     

复合材料层合板的三维研究

本文提出了固支复合材料各向异性层合圆板受均布横向载荷作用下的满足三维弹性力学基本微分方程和边界条件的解析解答。文中采用一种发展的摄动方法进行求解，板中的每个应力和位移都展开为无量纲厚度参数ε的摄动级数，并采用二维板理论解答作为其相应三维摄动解答的一个基本解的形式，通过摄动方法逐级求解而获得完整的三维解答。文中以解析形式和数值形式给出了高精确度的三维应力和位移结果，结果表明，本文求解三维问题的解析方法是合理有效的。