Разработка системы моделей и методов расчета напряженно-деформированного и теплового состояний автомобильных радиальных шин

• Автор: Белкин, Александр Ефимович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 284 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Модели и методы внутренней механики пневматических

1.1. Краткое описание конструкции радиальных шин
1.2. Модели и методы внутренней механики пневматических шин
1.3. Заключение о состоянии проблемы расчета шин
1.4. Цель и задачи диссертации
1.5. Научное содержание диссертации
Глава 2. Математическая модель радиальной шины как многослойной армированной пневматической оболочки
2.1. Уравнения нелинейной теории деформации и равновесия трехслойной оболочки
2.2. Соотношения упругости для резинокордного слоя и многослойной резинокордной оболочки
2.3. Линеаризованные уравнения теории пневматических трехслойных оболочек
2.4. Порядок выполнения расчета шины
2.5. Выводы
Глава 3. Линеаризованные задачи статического нагружения шины
3.1. Приближенное решение контактной задачи об обжатии
шины на плоскую или цилиндрическую опорную поверхность
3.2. Нагружение шины боковой силой. Определение боковой жесткости

3.3. Расчет шин с учетом межслойных сдвигов в брокере
3.4. Верификация метода расчета радиальных шин на основе
линеаризованной теории пневматических оболочек
3.5. Выводы
Глава 4, Расчет обжатия шины на плоскость в геометрически
нелинейной постановке МКЭ
4.1. Формулировка уравнений МКЭ для расчета радиальной шины по нелинейной теории трехслойных оболочек
4.2. Алгоритмы решения контактных задач МКЭ
4.3. Вопросы численной реализации расчета шины МКЭ, обсуждение результатов
4.4. Выводы
Глава 5. Задачи стационарного качения шины
5.1. Уравнения неосесимметричной деформации шины при стационарном качении
5.2. Динамический контакт шины с опорной поверхностью
при свободном качении
5.3. Контактная задача при действии тягово-тормозных сил
5.4. Выводы
Глава 6, Тепловое состояние радиальных шин
6.1. Формулировка задачи расчета температурного поля. Определение мощности внутренних источников тепла
6.2. Решение задачи МКЭ, обсуждение результатов
6.3. Выводы

Глава 7, Комплекс программ КАСКАД как подсистема
автоматизированного проектирования автомобильных шин радиальной конструкции

Общие выводы по работе

Список литературы

Приложение 1. К выводу уравнений равновесия трехслойной
оболочки на основе принципа возможных перемещений
Приложение 2. Построение функционала энергии сжатого воздуха
Приложение 3. Система уравнений для расчета неосесимметричной деформации трехслойной пневматической оболочки вращения в рядах Фурье
Приложение 4. Результаты экспериментального определения динамического модуля упругости и модуля потерь шинных резин
Приложение 5. Заключения о внедрении научно-технической
разработки по расчету радиальных шин

ний в контакте и в сложной структуре шины она является недостаточно детальной. Об этом уже говорилось.
Наиболее точная постановка задачи о напряжениях при качении шины дана в работах J. Padovan [150, 151, 152], где рассмотрен алгоритм трехмерного конечно-элементного анализа в случае больших вязкоупругих деформаций конструкции.
Разработка все более информативных и точных моделей диктуется стремлением точнее прогнозировать эксплуатационные качества шин. Вопросам прогноза топливной экономичности шин, т. е. определению потерь мощности при качении посвящена серия работ [126, 163, Г76, 177], выполненных в исследовательском центре компании General Motors. Эти работы имеют принципиальное значение, поскольку в них впервые сформулирована концепция так называемого “полного” расчета шины, включающего последовательное изучение напряженно-деформированного состояния, гистерезисных потерь и температурного поля шины. Комбинированная термо-механическая модель шины была реализована МКЭ с помощью программы NASTRAN. Концепция “полного” расчета шины, подразумевающая уточнение физико-механических характеристик шинных материалов в зависимости от температуры и повторный анализ напряжений и деформаций в шине, подробно представлена в книге Б.Л. Бухина [39].
В качестве примера последних достижений в расчете МКЭ напряженно-деформированного состояния шин радиальной конструкции, можно привести работу [171], представленную L.O. Faria, J.T. Oden и другими. Предложенная авторами конечно-элементная модель шины использовалась для решения контактной задачи с учетом трения при боковом уводе при поворотах колеса. Применяемые для построения модели трехмерные конечные элементы способны учитывать большие деформации и несжимаемость резины.
Таким образом, в расчетах шин МКЭ можно отметить тенденцию к разработке сложных трехмерных моделей, учитывающих многие