《基於梯度Kriging方法的輪胎花紋形狀最佳化》是依託清華大學，由李勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於梯度Kriging方法的輪胎花紋形狀最佳化
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李勇
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
花紋形狀與輪胎磨耗、抓著、滾動阻力都相關，花紋形狀最佳化是當前輪胎設計理論的未解難題。引入地質統計學的Kriging方法,提出花紋形狀最佳化設計的代理模型新方法，含三項關鍵技術：1、目標函式確定技術，基於胎面均勻磨耗準則，根據經典花紋受力和生熱統計分析規律，建立接地壓力和溫度目標函式；2、代理模型建立技術，基於梯度Kriging方法，視目標函式為設計變數的隨機函式，並引入半變異函式描述其相關性，採用整體-局部分析法，建立花紋形狀最佳化的梯度Kriging代理模型；3、胎面橡膠變溫磨耗演化技術，改造阿克隆磨耗試驗機，包括密閉加熱裝置、可變直徑橡膠輪和撒粉防滑裝置，建立溫度、應力、氧化相關的橡膠磨耗模型，為胎面磨耗機理和目標函式確定提供更加真實的材料參數。課題成果將突破確定性花紋設計模型的瓶頸，建立花紋定量分析與最佳化的新方法，推動輪胎設計理論從經驗走向科學化。
結題摘要
項目的背景 輪胎是汽車的位移接地部件，花紋是輪胎和地面直接接觸的部位，研究輪胎花紋的接觸力學、滾動機理、振動噪聲、摩擦磨耗對於理解輪胎動力學和運動學規律，最佳化輪胎的性能有著重要的意義。同時花紋力學的研究也是理解汽車動力學的重要基礎性研究內容。本項目在課題組關於輪胎力學長期研究的基礎上，從花紋力學的角度，提出最佳化花紋設計的新方法和新理論，試圖從底層突破輪胎力學的基礎性科學難題。 主要研究內容 1、輪胎形狀最佳化設計方法 2、Kriging最佳化設計方法的套用 3、 輪胎花紋噪聲機理與仿真技術 4、 輪胎花紋的六分力分析技術 5、 輪胎通過噪聲的測試與最佳化 重要結果 1、完成了輪胎形狀最佳化設計速度的計算方法 2、 提出並實現了輪胎形狀最佳化敏感性分析的DDM方法和AVM方法 3、 實現了GBK算法，即基於梯度的Kriging形狀最佳化設計方法 4、實現了輪胎複雜花紋的模糊識別和花紋噪聲識別技術。 5、實現了輪胎複雜花紋噪聲預報與最佳化技術。 6、實現了輪胎形狀最佳化集成算法，即敏感性分析，速度場分析，和基於梯度的Kriging形狀最佳化設計方法的集成，套用於實際的輪胎最佳化設計。 7、 開展了不同花紋和輪胎結構的油耗測試，得出了輪胎花紋對車輛油耗的影響規律。 8、基於MLE方法，分析了花紋對輪胎滾動振動噪聲的影響，得到了商用車載重子午線輪胎的花紋對噪聲的影響模型。 9、基於大量的通過噪聲實驗，得到了不同花紋結構輪胎通過噪聲的溫度相關性。 總共發表和接受發表論文57篇，申請發明專利9項，出版英文著作1本，中文譯著1本。其中英文論文6篇, SCI源刊論文4篇，EI源刊論文9篇，國際會議論文13篇，國內會議8篇，中文期刊論文30篇。 關鍵數據及其科學意義等。 當輪胎常用工況速度V>72.45km/h時， -1.86>0，花紋設計時減小B值對降低輪胎噪聲有利，即傾向於塊狀花紋設計比較好。當輪胎常用工況速度V<72.45km/h時， -1.86<0，花紋設計時增大B值對降低輪胎噪聲有利，傾向於條狀花紋設計比較好。背後的科學意義是塊狀花紋和條狀花紋的噪聲機理不一樣，塊狀花紋以振動為主，條狀花紋以摩擦和泵氣噪聲為主。
