为什么要研究胎面与胎体间接触特性对轮胎滚动阻力的影响？

随着对汽车节能与环保关注度的日益增加，各种新技术的应用正在降低汽车的总能耗，而轮胎滚动阻力对汽车总能耗的贡献度仍然较大。研究发现，轮胎滚动阻力是阻碍汽车行驶的主要因素之一，特别是在高速行驶时，它会使汽车消耗更多的燃料。2012年欧盟开始实施轮胎标签法，将轮胎滚动阻力划分为7个等级，提高了轮胎的市场准入门槛。我国是全球轮胎的主要生产及消耗国之一，为了节约能源与保护环境，我国积极推进“低滚阻、低油耗、高安全性”的绿色轮胎产业化，对轮胎滚动阻力提出了更高要求。 

本研究对205/55R16轿车子午线轮胎进行有限元分析，设计不同花纹的胎面与胎体贴合，以胎面与胎体间接触特性参数为中间变量，研究不同花纹胎面与同一种胎体间接触特性及其对轮胎滚动阻力的影响，进而对轮胎滚动阻力性能进行评价和预测，为降低轮胎滚动阻力、优化胎面花纹及翻新轮胎提供参考依据。

1 

数值仿真试验

1.1

　有限元分析模型

205/55R16轮胎的结构如图1所示，其中胎面、胎侧、耐磨胶、三角胶和内衬层为橡胶材料，带束层、冠带层、胎体和胎圈为橡胶-帘线复合材料。将该轮胎分为胎面结构与胎体结构两个部分，胎体结构是除胎面外的所有结构，将胎面结构与胎体结构分开建立模型。

橡胶材料采用Yeoh模型，橡胶-帘线复合材料采用Rebar模型。带复杂花纹轮胎的三维有限元模型建模流程如图2所示，该模型共有365 424个单元、463 764个节点，路面和轮辋定义为解析刚体。用固定路面、对轮辋中心参考点施加力的方法来模拟轮胎的受力接地过程，施加的额定负荷力为4 824 N，额定充气压力为0. 21 MPa，计算轮胎滚动阻力值。

1.2

　有限元模型的有效性验证

目前轮胎滚动阻力测试方法主要有室外测 法和室内测试法。室外测试法主要有拖车测量法、扭矩测量法和滑行测量法，室内测试法主要有直接测力法、功率测量法、扭矩测量法和减速度测量法。各种测量方法又分为在稳定状态和非稳定状态下进行，即轮胎在恒定或非恒定的负荷和速度下行驶升温至稳定状态时测量轮胎的滚动阻力。对于205/55R16轮胎，采用直接测力法，在稳态自由滚动状态下，按照ISO 28580—2018，在具有南德意志集团授权许可的转鼓实验室中测得其滚动阻力因数试验值为10.52，而模型仿真值为11.04，误差为4.94%。由此可知，本研究所建立的有限元模型有....