子午線輪胎結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法課件

子午線輪胎內(nèi)壓應(yīng)力計(jì)算第一節(jié).概論輪胎是一個(gè)由橡膠材料和基復(fù)合材料構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體,充氣輪胎所承受的負(fù)荷包括內(nèi)壓負(fù)荷、外力機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷,本文從力學(xué)角度出發(fā),不考慮熱負(fù)荷?！糨喬サ膬?nèi)壓負(fù)荷是指施加于輪胎內(nèi)表面的、均勻的、沿外法線方向的壓強(qiáng)。內(nèi)壓負(fù)荷在輪胎正常行駛時(shí)占輪胎所承受負(fù)荷的絕大部分,動(dòng)負(fù)荷則疊加于內(nèi)壓負(fù)荷之上。◆子午線輪胎的胎體簾線呈子午向排列,采用具有抗屈撓剛性的帶束緩沖結(jié)構(gòu)。帶束層決定子午線輪胎的形狀和輪胎構(gòu)件中由內(nèi)壓引起的初始應(yīng)力?？梢哉J(rèn)為:帶束層是子午線輪胎中的主要受力部件?！粲捎谳喬缀涡螤顝?fù)雜、組件構(gòu)成不均勻以及大變形的特點(diǎn),要準(zhǔn)確描述內(nèi)壓應(yīng)力是相當(dāng)困難的。盡管在斜交輪胎中應(yīng)用薄膜理論和網(wǎng)格分析取得了一定的成功,但對(duì)子午線輪胎而言這些方法在帶束區(qū)域是不正確的。因?yàn)椴煌煵紝永锏暮熅€之間的負(fù)荷分布難以確定,這種結(jié)構(gòu)是超靜定的,大多數(shù)經(jīng)典板殼理論不能直接應(yīng)用于輪胎分析◆有限元分析雖然是一種比較有效的工具,但作為一種數(shù)值計(jì)算方法只能作為分析的輔助工具◆在計(jì)算子午線輪胎內(nèi)壓應(yīng)力時(shí)最好能有一套比較適用的解析或半解析的分析方法來刻畫出輪胎的力學(xué)本質(zhì)。◆要計(jì)算帶束層的內(nèi)壓應(yīng)力,首先要知道帶束層的接觸壓力◆F.波姆引入的內(nèi)壓分擔(dān)率函數(shù)g(s)的概念,并以g(s)為函數(shù)變量導(dǎo)出了子午線充氣平衡輪廓的解析表達(dá)式?！鬎.富朗克在解析子午線輪胎的斷面形狀時(shí),則采用胎面中心的曲率半徑代替g(s)作為變量。并相應(yīng)帶束作用提出了“箍緊系數(shù)”的概念:K=(H-H)/0其中,H:無帶束時(shí)充氣子午線輪胎的斷面高度H':有帶束時(shí)充氣子午線輪胎的斷面高度?！艄烤o系數(shù)是輪胎力學(xué)分析中一個(gè)比較重要的參數(shù),從力學(xué)角度而言,使用箍緊系數(shù)作為函數(shù)變量推導(dǎo)出帶束內(nèi)壓應(yīng)力的泛函解析式是相困難的◆針對(duì)上述情況,我們作出以下假設(shè):◆假設(shè)1:輪輞點(diǎn)以上的子午線輪胎充氣斷面內(nèi)輪廓曲線◆事實(shí)證明,用橢圓弧進(jìn)行近似計(jì)算具有相當(dāng)?shù)挠行院蜏?zhǔn)確性。而且由于討論的對(duì)象是充輪廓,使用虛功原理可以很方便地推導(dǎo)出子午線帶束周向內(nèi)壓應(yīng)力的解析表達(dá)式。第二節(jié)物理分析◆F.波姆和F.富朗克的研究分別得到了充氣子午線輪胎斷面幾何形狀的解析表達(dá)式,但其研究不僅煩瑣,而且可能無法滿足精度要求,所以我們結(jié)合輪胎結(jié)構(gòu)的具體情況,補(bǔ)充2點(diǎn)假設(shè):◆假設(shè)2:充氣斷面內(nèi)輪廓周長在輪胎變形過程中保持不變?！艏僭O(shè)3.充氣斷面內(nèi)輪廓曲線形狀在變形前后均可用橢圓弧進(jìn)行描述先將本文中涉及的一些數(shù)值和符號(hào)加以說明,見(圖(其中r:胎里半徑輪輞點(diǎn)半徑橢圓內(nèi)輪廓曲線徑向半徑b:橢圓內(nèi)輪廓曲線橫向半徑C:輪輞半寬零點(diǎn)半徑R:輪輞點(diǎn)以上橢圓弓形面積形心點(diǎn)半徑Rυ;:支撐帶束層的胎體寬度邊緣點(diǎn)半徑◆ba:支撐帶束層的胎體軸向半寬◆m:m=r1-r◆n:橢圓底部到輪輞點(diǎn)的距離◆p:充氣內(nèi)壓◆g(s):帶束層內(nèi)壓分擔(dān)率◆N:胎體簾線總根數(shù)T:帶束層周向內(nèi)壓總應(yīng)力鋼絲圈周向內(nèi)壓總應(yīng)力◆Tc:胎體單根簾線張力第三節(jié)受力分析◆1.總體分析◆輪胎充氣平衡時(shí),內(nèi)壓P垂直作用于胎腔內(nèi)壁,輪輞點(diǎn)C′受到幾何約束固定不動(dòng);胎冠區(qū)有效支撐寬度