摘 要

本文选用205/60R15型号的汽车子午线轮胎作为研究对象，利用计算机辅助软件建立三维的子午线轮胎有限元模型，再利用ANSYS15.0对所建的模型进行有限元分析。本文主要研究轮胎的接触问题。即针对子午线轮胎，对其在静态接触下的变形和应力进行讨论。所要研究的主要是复合材料问题和接触问题，在建模时考虑到轮胎的复杂结构，对模型适当简化，将轮胎视为多层复合材料组合。在分析时建立起轮胎-地面接触模型，将问题转化为纯接触问题。在分析时利用了相对运动的原理，运动的不是轮胎而是刚性地面，即将轮胎作为静止的。将刚性地面视为运动面，在面上施加位移荷载，利用轮胎面接触的刚性节点上的支反力就可以反映轮胎在产生相应位移时的所承受的荷载大小。

本研究分析了轮胎在垂直工况下的变形和应力分布情况，测试了子午线轮胎的部分力学性能，对同类轮胎接触问题的进一步研究有一定的参考意义

关键词：子午线轮胎：ANSYS：UG；接触变形

Abstract

This paper uses the 205 / 60R15 radial tire models of cars as the research object, and builds three-dimensional finite element model of the radial tirethe useing computer-aided software, then performs the model by ANSYS finite element analysis. This paper studies the tire deformation and stress problems in a variety of tire contact state. The main issue is a composite material and contact problems, taking into account in modeling the complex structure of the tire, thie research appropriately simplifies the model by regarding the tire as multilayer composite combinations. In the analysis of established tire - ground contact model ,using the principle of relative motion, the tire is regarded as fixed, rigid surface ground motion deemed, on a rigid support surface node displacement load is applied, the use of the tire contact surface reaction force can be reflected in the tire generates a corresponding displacement of the load borne by size.

This study analyzes the deformation and stress distribution conditions of the tire and tests the mechanical properties of the part of the radial tire.The paper has some reference value for further study of similar problems.

Key Words: radial tyre ; ANSYS; UG; contact-deformation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状分析 1

1.3 本课题研究内容 2

第2章 子午线轮胎 3

2.1 子午线轮胎的结构特点 3

2.2子午线轮胎的结构分析 3

第3章 子午线轮胎有限元模型建立 5

3.1通用软件简介 5

3.2单元的选取 6

3.3 轮胎模型的简化 8

3.3.1模型建立的要求 8

3.3.2轮胎模型的简化 9

3.3.3几何建模 9

第4章 子午线轮胎的有限元分析 11

4.1 有限元分析流程 11

4.2静态接触下的载荷和边界条件 12

4.2.1模型的三维非线性 12

4.2.2轮胎单元材料参数的数值 13

4.2.3轮胎有限元分析 15

4.3轮胎有限元结果分析 19

4.3.1静态接触载荷工况 19

4.3.2轮胎静态接地有限元分析 20

第5章 总结与展望 24

5.1 总结 24

5.2 不足与展望 24

参考文献 25

致谢 26

1. 绪论

1.1 研究背景

汽车作为近代人类的重要工具，在出行、运输等方面大大便利了人类的生活。这些年来由于科学技术的不断进步，汽车行业也越来越繁荣。经济水平的提高也意味着汽车越来越普及。人们不只是想要拥有汽车，相应的对汽车的所有方面都一天比一天挑剔，这个状态下也意味着汽车从业人员的压力的与日增加。如何改善汽车性能，如何设计更科学、更经济的汽车是汽车行业工作者一直孜孜以求的目标。在这样的压力下，对汽车从整体设计到零部件的运行，汽车的每一个方面的进步都是汽车行业研究的前进。

作为汽车的核心部分，汽车的运动的根本形式就是依靠轮胎的滚动来实现的。轮胎性能的好坏直接影响了汽车的性能，因此对轮胎的研究是十分而且一直有必要的。轮胎行业与汽车行业可谓相辅相成，对轮胎的研究从汽车诞生之初就已经开始了。汽车行业这些年发展的如火如荼，这也意味着轮胎的使用条件在日益提高。轮胎的发展也是经历了很多阶段。在轮胎行业不断进步发展的过程中，子午线轮胎以其优良的性能和更高的性价比成为了轮胎的主流。如今伴随着汽车行业里子午线轮胎的普及运用更多相关研究也进展开来。对子午线轮胎进行各类研究也是近年来汽车行业工作者们重要项目之一。

由于轮胎在使用时与路面有直接接触，所以轮胎的种种性能极大的作用了汽车。轮胎的力学性能极大的决定了汽车的整体性能。子午线轮胎有着非常优良的性能，在汽车运行时，子午线轮胎的滑动摩擦小，平均燃料消耗量小，同时还有着耐刺、承载力大等一系列优点，这也是子午线轮胎成为当今轮胎行业的主流的原因。综上所述，选择子午线轮胎作为研究对象是非常有必要而且具有深刻的现实意义的。

本次研究将采用CAD系统设计并完成子午线轮胎的三维模型的建立，利用ANSYS15.0对所建的三维有限元模型进行处理和进一步分析。通过对子午线轮胎在静态正接触下的应力和变形问题进行分析，研究结果对轮在接触方面问题有一定的参考意义。

1.2 国内外研究现状分析