轮胎水滑性能理论及有限元分析

　　本书以轮胎水滑性能分析为主线，对轮胎流固耦合有限元分析的理论基础和基本原理进行了阐述，介绍了轮胎材料性能、滚动性能和水滑性能有限元分析方法。本书可作为高等院校材料加工类和机械类专业研究生教学的教材和本科生的参考书，同时也可供相关工程技术人员学习使用。

　　程钢，山东建筑大学机电工程学院，系副主任，副教授，主要从事材料塑性成形理论、数值模拟算法、塑性成形新工艺新技术和模具CAD/CAM/CAE等方面的教学与科研工作，已负责及参与完成国家自然科学基金、省部级各类计划基金课题以及美国国家自然科学基金等国际合作课题十余项，承担和完成多项企业委托轮胎分析、塑性成形工艺和模具开发课题。10多年来，一直从事轮胎数值分析和金属塑性成形工艺研究与开发方面教学与科研，主讲工程力学、现代模具制造技术、现代设计理论及方法的本科生和研究生课程，承担了多项数值方法及其应用的课题，为企业解决了轮胎设计优化、锻压工艺和模具设计等问题，所指导完成的研究生成果获得了很好的产业化应用。获省部级科技成果奖励项3项，其它科技进步奖励7项，授权专利11项。发表SCI/EI论文20余篇。参编教材1部。

第1章绪论1
1.1研究背景及意义1
1.1.1水滑的种类2
1.1.2造成水滑发生的因素3
1.2国内外研究现状3
1.2.1轮胎动态滚动分析的研究现状4
1.2.2轮胎水滑性能研究现状6
参考文献8
第2章子午线轮胎水滑分析的基本理论11
2.1轮胎基本结构模型11
2.2轮胎材料参数定义12
2.2.1橡胶材料13
2.2.2帘线橡胶复合材料14
2.3流固耦合算法15
2.3.1子午线轮胎水滑机理16
2.3.2轮胎水滑现象的有限元模拟17
2.4本章小结21
参考文献21
第3章子午线轮胎有限元建模24
3.1轮胎基本结构24
3.1.1轮胎的组成24
3.1.2轮胎的分类24
3.1.3轮胎的花纹27
3.2轮胎有限元模型29
3.2.1子午线轮胎模型的建立30
3.2.2路面、水流、空气模型的建立33
3.2.3工况条件33
3.3本章小结34
参考文献34
第4章子午线轮胎滚动特性研究36
4.1对非线性问题的描述36
4.1.1几何描述36
4.1.2约束变分原理36
4.1.3Rebar模型37
4.1.4运动方程37
4.1.5惯性影响39
4.1.6转动接触39
4.2有限元模型39
4.3驱动/制动状态下滚动轮胎的纵滑特性40
4.3.1接地区法向应力分布40
4.3.2接地区摩擦应力分布40
4.3.3带束层帘线受力状况41
4.4带束层帘线角度对滚动轮胎纵滑特性的影响42
4.4.1自由滚动状态42
4.4.2驱动/制动状态43
4.5接地变形分析46
4.5.1水平地面上接地变形46
4.5.2在斜坡上的接地变形47
4.6滚动轮胎变形分析49
4.6.1滚动轮胎印迹49
4.6.2滚动应力分析49
4.6.3行驶速度对爬坡的影响51
4.7不同花纹轮胎滚动模型分析52
4.8本章小结53
参考文献53
第5章轮胎水滑性能分析55
5.1子午线轮胎水滑机理55
5.2干-湿路面上轮胎接触力分析55
5.3水滑临界速度与载荷的理论关系56
5.4花纹轮胎接地水膜的压力分析58
5.5花纹轮胎水滑附着力分析59
5.6胎面材料对轮胎水滑性能的影响60
5.7积水深度对轮胎水滑性能的影响62
5.8本章小结63
参考文献63
第6章现代防水滑轮胎产品65
6.1概述65
6.2防滑轮胎产品65
6.2.1德国大陆橡胶公司的防水滑轮胎65
6.2.2日本横滨公司的A.V.S.EXCELEAD防水滑轮胎66
6.2.3美国固特异轮胎橡胶公司的防水滑轮胎67
6.2.4法国米其林公司PILOT PRECEDA PP2轮胎69
6.2.5日本普利司通BLIZZAK轮胎71
6.2.6意大利倍耐力公司P ZERO ROSSO轮胎73
6.2.7英国Trinity Asia Limited公司SBCT仿生轮胎74
参考文献75
附录76