Page 99 - 《橡塑技术与装备》2025年8期

测试与分析
TEST AND ANALYSIS

245/55R18 轮胎五向刚度试验验证

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刘军 ，汤梅 ，陈小龙 ，李海艳 2
(1. 八亿橡胶有限责任公司，山东 枣庄 277800 ；
2. 山东丰源轮胎制造股份有限公司，山东 枣庄 277300)

摘要 ： 针对 245/55R18 规格，忽略胎面花纹对轮胎刚度的影响，利用 REBAR 单元模型模拟帘线 - 橡胶复合材料，建立轮胎
三维有限元模型，运用非线性有限元分析软件 ABAQUS 针对半钢子午线轮胎进行分析，探究其在受到如下作用力的情况下的形变，
包含纵向、径向、横向等方向的载荷，进而对轮胎的五刚特性进行剖析。结果表明，试验测得的五刚特性（扭转刚度、径向刚度、
横向刚度、纵向刚度、包覆刚度）结果与仿真分析得到的五刚特性结果基本一致，确认了仿真方法的有效性。
关键词 ： 轮胎 ；五向刚度 ；验证 ； ABAQUS
中图分类号 ： TQ336.1 文章编号 ： 1009-797X(2025)08-0049-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.08.011

2021 年之后科研机构和高校逐渐成为轮胎前端研 提高计算效率。如图 1 所示，利用 CAD 建立轮胎的
究的主力军，在力学研究方面，对于 “ 有限元仿真分 二维截面几何模型，并进行部分简化修改 ：狭长尖角
析 ” 法的应用越来越多 [1] ，使其也逐渐成为轮胎在结 改成倒角，将材料特性近似且位置相邻的部分合并。
构设计方面的优势软件 , 紧随其后出现了 TU、TOCT、 1.2 网格划分
PDEP、TT 等理论应用于轮胎设计 , 理论中涉及较多 将几何模型导入 hypermesh 软件中并对其二维
的是关于骨架材料（带束层、胎体）与轮胎其它胶部 网格划分，得到轮胎的 2d 网格模型。描述橡胶帘线
件之间相互的受力分析等 [2~6] 。 的模型主要有复合材料模型和 REBAR 模型，考虑到
轮胎涉及的众多力学性能参数中，刚度特性是尤 REBAR 模型可以将多个帘线层表示在同一个单元内，
为重要的，刚度特性与汽车的操控性能、驾乘舒适性 且不会增加自由度，本文采用 REBAR 单元模拟轮胎
等息息相关，并且是参与汽车设计的全流程的重要参 的帘线模型。
数 [7~8] 。
本文针对公司生产的 245/55R18 规格半钢子午线
轮 胎， 研究 者利 用 hypermesh 等 前处理 软件 —— 建
立有限元仿真模型（光面轮胎）。在研究中综合考虑橡
胶材料的非线性、接触非线性、几何非线性等因素，
运用 abaqus 分析软件进行 245/55R18 规格半钢子午
线轮胎的五项刚度仿真模拟计算，并将模型的计算结
果与五刚实验结果做了对比，最终验证了研究所运用
的仿真分析方法的可靠性。

1 建立有限元仿真模型
图 1 轮胎几何模型
1.1 二维截面几何模型
借鉴过往的研究，我们得知在轮胎的刚度特性方
面，轮胎表面花纹的影响很小 ；结合上述研究经验，
作者简介 ：刘军（1983-），男，助理工程师，主要从事轮
下面的建模，不将花纹的影响放在考虑范围之内，可 胎质量及认证管理相关工作。

年
2025 第 51 卷 ·49·