海外橡膠期刊摘要精選

《輪胎科技》 2017，Vol. 45 No.2

Tire Science and Technology

海外橡膠期刊摘要精選

《輪胎科技》 2017，Vol. 45 No.2

Tire Science and Technology

應(yīng)用磨耗過(guò)程模擬模型預(yù)測(cè)輪胎的不均勻磨損

輪胎的磨耗性能非常重要，關(guān)系到消費(fèi)者的安全和經(jīng)濟(jì)利益，也與環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)。輪胎表面花紋的磨耗可以分為兩種類型，即“圓周向均勻磨耗”和“局部磨耗”，其中局部磨耗就是指輪胎的不均勻磨耗，比如花紋塊鋸齒形磨耗、單側(cè)胎肩磨耗和羽狀邊緣磨耗等，都屬于不均勻磨耗形式。這種不均勻磨損將會(huì)降低輪胎局部的使用壽命，而且有可能引發(fā)異常的噪聲問(wèn)題，因此，改善輪胎的不均勻磨耗有利于延長(zhǎng)輪胎的使用壽命周期。正確評(píng)價(jià)一條全新輪胎的不均勻磨耗性能非常困難，因?yàn)檩喬サ哪ズ男阅軙?huì)隨著花紋塊磨損后形狀的改變而發(fā)生變化。為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)輪胎的不均勻磨耗性能，通常必須花費(fèi)大量的時(shí)間去做輪胎道路試驗(yàn)，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，而且費(fèi)用昂貴。因此，我們非常需要一種能夠預(yù)測(cè)輪胎不均勻磨耗性能的有效方法。

介紹了一種新開發(fā)的“磨耗過(guò)程模擬”模型，專門用于分析評(píng)價(jià)輪胎胎肩部位花紋塊的鋸齒形磨耗性能。這種方法包括一個(gè)“輪胎有限元（FE）磨耗模型”，通過(guò)計(jì)算輪胎滾動(dòng)模擬模型中的磨耗能，評(píng)價(jià)輪胎的磨耗狀態(tài)。運(yùn)用這種模擬方法，我們可以觀察到輪胎花紋塊形狀的變化過(guò)程和磨耗能量的分布。因此，應(yīng)用我們開發(fā)的仿真模型，可以預(yù)測(cè)不同的輪胎花紋塊鋸齒形磨耗的差異性，對(duì)輪胎花紋的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有積極的指導(dǎo)意義。

用于乘坐舒適性分析的具有輪胎/輪輞不均勻性的摩托車仿真模型

在摩托車的乘坐舒適性分析中，摩托車的振動(dòng)傳遞和乘客的感知非常關(guān)鍵。在車輪的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，輪胎的不均勻性將導(dǎo)致輪胎隨著車輪旋轉(zhuǎn)頻率的變化而產(chǎn)生自激勵(lì)振動(dòng)，因而對(duì)騎乘者的振動(dòng)環(huán)境產(chǎn)生影響。建立了一個(gè)多體摩托車仿真模型，用于評(píng)價(jià)與輪胎不均勻性相關(guān)的乘坐舒適性，獲得了一個(gè)包括摩托車和輪胎/輪輞組合結(jié)構(gòu)的多自由度動(dòng)態(tài)仿真模型，分別分析每個(gè)單體對(duì)乘坐舒適性的貢獻(xiàn)。這樣，就可以應(yīng)用輪胎/輪輞的不均勻現(xiàn)象，預(yù)測(cè)作用在摩托車垂直方向上力的變化，通過(guò)計(jì)算加速度均方根數(shù)值并進(jìn)行分析,評(píng)價(jià)乘坐舒適性。建立的摩托車模型是一個(gè)10自由度體系，每組輪胎/輪輞分別是4自由度模型，每組輪胎/輪輞組合系統(tǒng)包括兩種類型的不均勻現(xiàn)象：質(zhì)量不平衡和徑向跳動(dòng)。最后，將分析模型的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并驗(yàn)證評(píng)價(jià)。

輪胎性能參數(shù)對(duì)汽車ABS性能的影響

汽車的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）是一種主動(dòng)控制系統(tǒng)，在車輛緊急制動(dòng)的情況下，ABS主要根據(jù)輪胎旋轉(zhuǎn)的加速度變化，反復(fù)地快速調(diào)整每個(gè)車輪上的制動(dòng)壓力，自動(dòng)控制制動(dòng)器的制動(dòng)力，防止車輪發(fā)生制動(dòng)抱死現(xiàn)象。車輛緊急制動(dòng)會(huì)導(dǎo)致車輪極大的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)和隨之而來(lái)的輪胎縱向滑移速度的快速變化，通過(guò)ABS快速循環(huán)控制，使輪胎的縱向力發(fā)生改變。很明顯，輪胎的特性參數(shù)，主要是輪胎的摩擦力峰值（與車輛的最大減速度相關(guān)）、縱向剛度、最佳滑移率、曲率因子（與μ- 滑移曲線峰值和其后的回落位置相關(guān)）和松弛長(zhǎng)度（代表輪胎的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力），都會(huì)對(duì)ABS的性能產(chǎn)生明顯影響。本研究的目的就是評(píng)價(jià)輪胎的主要性能參數(shù)對(duì)汽車ABS性能的影響。但是，這個(gè)任務(wù)非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)檩喬サ奶匦詤?shù)之間有著本質(zhì)上的相互關(guān)聯(lián)，分析系統(tǒng)比較復(fù)雜，分析的實(shí)體元素包括輪胎、車輛、ABS控制系統(tǒng)和它們之間的相互作用。研究應(yīng)用的方法是基于半實(shí)物（HiL）的仿真技術(shù)，選擇這種方法可以克服單一數(shù)值模擬的局限性，以及在實(shí)際道路試驗(yàn)中存在的困難（比如，可重復(fù)性差和成本高等）。研究工作中創(chuàng)建的HiL試驗(yàn)平臺(tái)，包含了車輛制動(dòng)系統(tǒng)的所有實(shí)體因素（包括ABS控制單元）和一個(gè)14自由度（DOFs）的車輛模型，可以實(shí)時(shí)同步運(yùn)行。借助于建立的HiL試驗(yàn)平臺(tái)，評(píng)價(jià)了輪胎峰值摩擦力、縱向剛度和松弛長(zhǎng)度對(duì)ABS性能的影響，并進(jìn)行了敏感性分析，同時(shí)還評(píng)價(jià)了對(duì)制動(dòng)距離、平均縱向加速度和能量分布的影響。

應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)研究?jī)?yōu)化兩棱轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉橡膠的填充系數(shù)

在輪胎的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，將橡膠和各種配合劑混合到一起形成特定配方的混合膠料，這一操作過(guò)程被稱為混煉。與普通的兩輥開煉機(jī)相比，開發(fā)和應(yīng)用裝配有轉(zhuǎn)子的密煉機(jī)混煉膠料，對(duì)材料的混煉過(guò)程將產(chǎn)生明顯的影響。了解橡膠和各種配合劑的混合機(jī)理和混合過(guò)程非常重要，而且相當(dāng)復(fù)雜，需要全面評(píng)價(jià)材料特性、配合劑配比、密煉機(jī)結(jié)構(gòu)形式和操作過(guò)程參數(shù)（比如轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、溫度和上頂栓壓力）對(duì)填充材料的分布、分散和偶合反應(yīng)的影響。填充系數(shù)就是其中的重要影響因素之一，填充系數(shù)是指全部混合材料的體積與混煉室容積的比值。為了使混合材料達(dá)到預(yù)期的混煉效果，確定混煉過(guò)程中的操作方法與混煉室內(nèi)混合材料的運(yùn)行工況的相關(guān)性非常關(guān)鍵。此外，擁有現(xiàn)代化的高性能計(jì)算資源和精確的數(shù)學(xué)分析模型，成為應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法分析和解決實(shí)際問(wèn)題的非常重要和必要的工具，應(yīng)用CFD方法可以了解橡膠與配合劑在工業(yè)化混煉過(guò)程中的一些復(fù)雜的物理和化學(xué)現(xiàn)象。本研究的目的是評(píng)價(jià)在輪胎的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，兩棱轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的填充系數(shù)對(duì)橡膠與配合劑材料混煉效果的影響，在此基礎(chǔ)上確定能夠獲得最高混煉效率的最佳填充系數(shù)。針對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的兩棱轉(zhuǎn)子密煉機(jī)，應(yīng)用CFD仿真模擬軟件，對(duì)填充系數(shù)分別為45%、60%、75%、90%和100%的橡膠和配合劑混合材料的混煉過(guò)程進(jìn)行三維CFD模擬分析。模擬過(guò)程可以顯示出材料流動(dòng)模式、混合指數(shù)和粒子軌跡，并匯總統(tǒng)計(jì)粒子分散粒徑、拉伸長(zhǎng)度和兩相分布的結(jié)果，幫助我們了解混煉過(guò)程，以便合理確定提高混煉膠質(zhì)量和產(chǎn)出量的長(zhǎng)期目標(biāo)。結(jié)果表明，對(duì)于絕大多數(shù)填充系數(shù)的混合材料，主要混煉機(jī)理是轉(zhuǎn)子帶動(dòng)材料流動(dòng)并且相互剪切，達(dá)到混合均勻的效果。在所研究的全部填充系數(shù)中，填充系數(shù)為75%時(shí)，橡膠混合材料的分散效果最好。

（趙冬梅 譯）

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