考虑接地效应的轮胎柔性圆环建模及其径向振动特性研究

来源：机械工程学报杂志2024年第23期北京时间：

作者：余旭东, 赵剑, 郭烈, 李刚, 黄海波

单位：1. 大连理工大学宁波研究院 宁波 315016;2. 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室 大连 116024;3. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;4. 大连理工大学力学与航空航天学院 大连 116024;5. 宁波大学机械工程与力学学院 宁波 315211

摘要：为了进一步研究轿车用子午线轮胎在自由和接地状态下的径向振动特性，从动力学建模、实验模态分析、参数辨识等研究手段出发，基于经典二维柔性圆环模型，提出了一种考虑垂向载荷和接地长度变化的改进轮胎柔性圆环模型，利用模态叠加法计算得到了胎面径向振动模态。该改进模型主要包括三个子模型：自由轮胎振动模型、静载状态下的轮胎接触模型和接地轮胎振动模型。首先，借助自由状态下的轮胎模态实验和理论模型，采用遗传算法对模型结构参数进行识别；其次，基于轮胎结构参数，利用静载状态下的轮胎接触模型，建立轮胎垂向力-垂向变形关系；最后，通过接地轮胎振动模型计算得到不同垂向载荷下的轮胎固有频率，并开发轮胎有限元模型进行验证。结果表明，提出的改进轮胎柔性圆环模型能够反映出1 000～5 000 N垂向载荷下接地轮胎频率分裂现象，并且可以有效预测接地振动行为。研究丰富了经典轮胎柔性圆环模型的应用场景，为接地条件下的轮胎振动和噪声分析提供了可供借鉴的思路和方法。

关键词：柔性圆环模型,轮胎接地振动,模态分析,轮胎垂向刚度,频率分裂现象；

基金资助：宁波市自然科学基金(2022J009)和科技创新2025重大专项(宁波市重大科技任务攻关)(2022Z017)资助项目。