《汽車子午線輪胎六分力預報理論與實驗研究》是依託清華大學，由危銀濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：汽車子午線輪胎六分力預報理論與實驗研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：危銀濤
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
輪胎六分力關係到汽車操縱穩定性、驅動和制動性能以及安全性能，是車輛動力學研究的重要基礎。當前的輪胎力學理論不能從輪胎結構直接預測輪胎六分力，阻礙了輪胎/車輛的同步開發和輪胎性能設計。本項目從滾動輪胎接觸運動學精確分析入手，提出歐拉-拉格朗日混合方法描述輪胎/道路相互作用，建立起能夠全面反映輪胎結構、花紋以及材料特性的輪胎六分力預報理論和計算方法。主要研究內容和創新點包括：（1）提出剛柔混合方法精確描述輪胎滾動接觸運動學，完整考慮輪胎三軸剛體轉動和彈性變形的耦合運動；（2）提出歐拉-拉格朗日混合方法解耦輪胎結構動力學和接觸動力學，實現接觸印跡內六分力的精確積分；（3）提出六分力設計敏感性分析方法建立起輪胎結構和六分力之間的聯繫，實現輪胎性能預測和按需設計。所提出的輪胎六分力預測新理論體系，可望使輪胎結構力學和動力學走向融合，為新一代低斷面高性能子午胎開發提理論支撐。
結題摘要
輪胎是唯一連線汽車和道路的部件。輪胎和地面相互作用形成的接觸印跡的面積，雖然只有成人手掌大小，但是卻提供汽車運動需要的所有驅動、轉向和制動力。輪胎力學是汽車動力學的基礎，車速的提高和汽車動力學控制技術發展，使得對輪胎力學的要求向高頻和動態發展；因此在汽車動力學領域輪胎力學也一般稱之為輪胎動力學，在輪胎結構設計領域一般沿用輪胎力學的名稱。本項目在課題組關於輪胎力學長期研究的基礎上，從多柔體動力學的角度，試圖建立既能用於車輛動力學設計、也能用於輪胎動力學設計的輪胎動態模型，澄清輪胎六分力產生的機理，建立輪胎剛柔耦合動力學模型，打通輪胎結構力學與輪胎動力學之間的障礙和瓶頸。 主要研究內容 (1) 輪胎和路面之間的精確接觸運動學研究 (2) 基於精確接觸運動學的六分力有限元計算方法 (3) 輪胎六分力影響因素的實驗驗證研究 (4) 輪胎六分力的速度相關性研究 (5) 輪胎有效滾動半徑研究 (6) 智慧型輪胎研究 重要結果 (1) 提出了輪胎滾動運動學的混合拉格朗日-歐拉算法 (2) 開發了輪胎六分力的預報方法和有限元軟體 (3) 基於混合的拉格朗日-歐拉方法，從機理上解釋了滾動輪胎轉向力矩速度相關性根本原因在於turn-slip引發的界面速度的影響，得到了乘用車子午線輪胎的轉折速度範圍 (4) 建立了輪胎胎面蠕滑率的理論模型和數值計算方法 (5) 建立了輪胎有效滾動半徑的預測計算方法 (6) 提出MLE映射方法進行旋轉結構的振動噪聲仿真，解決旋轉振動噪聲分析的國際難題 (7) 提出了包含面外扭轉和面外彎曲振動的三維環模型，並套用於卡車子午線輪胎振動模態分析。 總共發表和接受發表論文58篇，申請專利16項，出版英文著作1本，中文譯著1本。其中英文論文8篇, SCI源刊論文6篇，EI源刊論文8篇，國際會議論文13篇，國內會議10篇，中文期刊論文27篇。 關鍵數據及其科學意義：當汽車輪胎前進速度在5-10km/h，輪胎的回正力矩達到極值，之後輪胎的回正力矩隨著速度升高。這一轉折速度的存在對研究車輛的操控穩定性有重要的意義，對於設定汽車EPS系統的路感和助力力矩有重要的價值，其背後的科學意義是：轉偏滑移率和側偏滑移率產生的回正力矩遵循不同分布規律和速度相關性，在速度5-10km/h時達到極值點。
