輪胎膠料的熱物性數(shù)據(jù)庫及其在輪胎溫度場有限元分析系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，由于車速的不斷提高，輪胎在滾動過程中的生熱加大、溫升過高，以至于導(dǎo)致交通事故的現(xiàn)象不斷增多，輪胎設(shè)計研究人員正積極地探尋如何在保證高濕抓著性和低滾動阻力的前提下有效控制輪胎溫升的途徑，對輪胎溫度場的研究是一重要課題，而該課題研究的基礎(chǔ)是預(yù)知各種輪胎膠料的熱物性參數(shù)。本文在課題組已取得的研究成果基礎(chǔ)上，綜合考慮各種輪胎用橡膠材料的熱物性參數(shù)并建立輪胎膠料熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，方便程序調(diào)用計算，進一步完善輪胎溫度場有限元分析系統(tǒng)。

2、 用瞬態(tài)法激光導(dǎo)熱儀測得了包括胎體簾布層膠、胎冠基部膠、鋼絲帶束層膠、尼龍冠帶層膠、胎側(cè)膠、胎側(cè)護膠、胎冠膠、密封層膠、胎圈鋼絲層膠以及三角膠芯膠在25℃～105℃溫度范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱及熱擴散系數(shù)數(shù)據(jù)。在證明其有效性的基礎(chǔ)上，作為熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的原始數(shù)據(jù)。 用DMA242型動態(tài)力學(xué)分析儀對上述十種膠料在-20℃～100℃的溫度范圍內(nèi)，在5Hz、10Hz、16.666Hz、25Hz以及33.333Hz頻率條件下的儲能模

3、量E′、損耗模量E″及損耗因子tan δ進行了測量，通過公式g=Q/t=fπE″ε<,n><'2>對其生熱率進行了計算，作為輪胎溫度場計算的條件數(shù)據(jù)。 建立基于關(guān)系數(shù)據(jù)模式的輪胎膠料熱物性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這部分工作主要包括：圍繞著輪胎膠料熱物性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)的系統(tǒng)目標(biāo)，對其功能結(jié)構(gòu)進行分析；比較了當(dāng)前流行的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點后，建立基于關(guān)系數(shù)據(jù)模式的輪胎膠料熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。同時對系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安

4、全性問題進行闡述。開發(fā)出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要功能是用于存儲上述熱物性實驗數(shù)據(jù)，同時系統(tǒng)能夠響應(yīng)記錄的添加、刪除、修改等動態(tài)操作功能；通過各種輪胎膠料的熱物性參數(shù)與溫度的數(shù)據(jù)擬合曲線，研究者可對輪胎各部位膠料的生熱趨勢進行分析。此外，系統(tǒng)還對各種輪胎膠料的數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)報表進行了設(shè)計，用戶可隨時對數(shù)據(jù)表進行增減；用戶可通過選擇導(dǎo)出Excel報表和直接打印數(shù)據(jù)報表兩種方式對系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)報表進行查看。 將開發(fā)出的輪胎膠料熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

5、到課題組前期開發(fā)的FEATT系統(tǒng)(輪胎溫度場有限元分析系統(tǒng))中，以便實現(xiàn)更精確的輪胎溫度場模擬。課題組前期開發(fā)的FEATT系統(tǒng)是將各種輪胎膠料的熱物性參數(shù)都視為常數(shù)來進行溫度場模擬計算，而現(xiàn)實中的輪胎各部位膠料因為在輪胎滾動過程中承受熱量的不同，往往反映出不同的熱物理性質(zhì)。那么將每種膠料的熱物性參數(shù)都作為單一因素考慮，在輪胎溫度場計算的過程中分別調(diào)用對應(yīng)膠料的熱物性參數(shù)則可以有效彌補將各種輪胎膠料視為常數(shù)條件的不足，實現(xiàn)更準(zhǔn)確的輪胎溫度

6、場模擬。 綜合考慮了輪胎膠料熱物性參數(shù)對其影響的FEATT系統(tǒng)功能簡介。在簡單介紹了FEATT系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，分別對比了將熱物性參數(shù)當(dāng)作常數(shù)考慮的輪胎溫度場計算和采用本文開發(fā)的數(shù)據(jù)庫對輪胎溫度場進行了計算。結(jié)果表明：采用兩種方法模擬出的輪胎溫度場有著相似的生熱趨勢，但將膠料的熱物性參數(shù)設(shè)為常數(shù)考慮的各部位節(jié)點溫度要明顯地高于調(diào)用了膠料熱物性參數(shù)計算時的節(jié)點溫度。論文中詳細地對FEATT系統(tǒng)的輪胎溫度場計算實例與輪胎輪鼓實測實驗