輪胎動(dòng)力學(xué)與仿真課程演講人：日期：目錄02輪胎理論模型01輪胎動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)03輪胎動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)04輪胎充氣動(dòng)力學(xué)模擬05實(shí)際應(yīng)用與案例研究06未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)01輪胎動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)輪胎六分力的定義決定了輪胎的力學(xué)性能和車輛行駛的穩(wěn)定性、安全性、舒適性以及操控性。輪胎六分力的重要性輪胎六分力的測(cè)量通過(guò)專業(yè)的輪胎力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)量，包括靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N方式。輪胎在行駛過(guò)程中，受到的縱向力、側(cè)向力、法向力以及由此產(chǎn)生的三個(gè)力矩（滾動(dòng)阻力矩、轉(zhuǎn)向阻力矩和回正力矩）的總稱。輪胎六分力概述縱向力、側(cè)向力與法向力縱向力（longitudinalforce）01輪胎在行駛方向上所受的力，主要影響輪胎的牽引和制動(dòng)性能。側(cè)向力（sideload）02垂直于行駛方向上的力，主要影響輪胎的側(cè)向穩(wěn)定性和操控性能。法向力（normalforce）03垂直于輪胎接觸面的力，決定了輪胎與地面之間的附著力大小，對(duì)輪胎的滾動(dòng)阻力和耐磨性有重要影響。力的合成與分解04在輪胎動(dòng)力學(xué)中，縱向力、側(cè)向力和法向力是相互作用的，它們共同決定了輪胎的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和力學(xué)特性。線性模型：假設(shè)輪胎的縱向力和側(cè)向力與滑移率或側(cè)偏角呈線性關(guān)系，適用于簡(jiǎn)單的車輛動(dòng)力學(xué)仿真。魔術(shù)公式模型（MagicFormulaModel）：通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到的經(jīng)驗(yàn)公式，能夠較準(zhǔn)確地描述輪胎在不同工況下的力學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于車輛動(dòng)力學(xué)仿真和控制。有限元模型（FiniteElementModel）：利用有限元方法分析輪胎的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性，能夠更精確地模擬輪胎的變形和受力情況，但需要較高的計(jì)算成本和專業(yè)知識(shí)。動(dòng)力學(xué)模型（DynamicModel）：考慮了輪胎的慣性、阻尼和彈性等因素，能夠更全面地描述輪胎在動(dòng)態(tài)工況下的力學(xué)特性和響應(yīng)特性。01020304輪胎動(dòng)力學(xué)模型類型02輪胎理論模型魔術(shù)公式輪胎模型魔術(shù)公式輪胎模型簡(jiǎn)介魔術(shù)公式輪胎模型是一種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停軌蜉^準(zhǔn)確地描述輪胎在各種工況下的力學(xué)特性。魔術(shù)公式輪胎模型的應(yīng)用魔術(shù)公式輪胎模型的局限性該模型在汽車動(dòng)力學(xué)仿真、車輛穩(wěn)定性分析、輪胎性能評(píng)估等方面有廣泛應(yīng)用。模型參數(shù)較多，需要通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到，且對(duì)輪胎某些特性描述不夠精確。123Pacejka89輪胎模型Pacejka89輪胎模型簡(jiǎn)介Pacejka89輪胎模型是一種基于物理原理的輪胎模型，能夠描述輪胎在側(cè)向力、縱向力以及聯(lián)合工況下的力學(xué)特性。030201Pacejka89輪胎模型的組成該模型由魔術(shù)公式、輪胎結(jié)構(gòu)參數(shù)、力學(xué)特性參數(shù)等部分組成，具有較高的精度和通用性。Pacejka89輪胎模型的局限性模型參數(shù)較多，且部分參數(shù)不易獲取，對(duì)輪胎某些特性的描述也存在一定誤差。縱向滑移率增加，輪胎縱向力減小，側(cè)向力增加，導(dǎo)致輪胎附著力減小，穩(wěn)定性降低。輪胎特性參數(shù)分析縱向滑移率對(duì)輪胎特性的影響側(cè)向滑移率增加，輪胎側(cè)向力增加，縱向力減小，輪胎的側(cè)向附著能力降低，易導(dǎo)致側(cè)滑。側(cè)向滑移率對(duì)輪胎特性的影響垂直載荷增加，輪胎接地面積增加，縱向和側(cè)向剛度增加，附著能力增強(qiáng)，但舒適性降低。垂直載荷對(duì)輪胎特性的影響03輪胎動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)Simulink仿真建模Simulink模塊使用Simulink中的輪胎模型模塊，如MagicFormula輪胎模型等，可以方便地進(jìn)行輪胎動(dòng)力學(xué)仿真。自定義模型根據(jù)輪胎的動(dòng)力學(xué)特性，自定義輪胎模型，并通過(guò)Simulink進(jìn)行仿真分析。仿真參數(shù)設(shè)置設(shè)置合適的仿真參數(shù)，如仿真時(shí)間、步長(zhǎng)等，以保證仿真的準(zhǔn)確性。基于輪胎的縱向剛度和阻尼特性，計(jì)算輪胎在不同滑動(dòng)率下的縱向力。輪胎縱向力與滑動(dòng)率關(guān)系縱向力計(jì)算通過(guò)仿真分析，研究滑動(dòng)率對(duì)輪胎縱向力的影響規(guī)律。滑動(dòng)率對(duì)縱向力的影響根據(jù)仿真結(jié)果，設(shè)計(jì)縱向力控制器，以實(shí)現(xiàn)輪胎的縱向力控制。縱向力控制輪胎側(cè)向力與側(cè)偏角關(guān)系基于輪胎的側(cè)向剛度和阻尼特性，計(jì)算輪胎在不同側(cè)偏角下的側(cè)向力。側(cè)向力計(jì)算通過(guò)仿真分析，研究側(cè)偏角對(duì)輪胎側(cè)向力的影響規(guī)律。側(cè)偏角對(duì)側(cè)向力的影響根據(jù)仿真結(jié)果，設(shè)計(jì)側(cè)向力控制器，以實(shí)現(xiàn)輪胎的側(cè)向力控制。側(cè)向力控制輪胎回正力矩與側(cè)偏角關(guān)系回正力矩計(jì)算基于輪胎的回正剛度和阻尼特性，計(jì)算輪胎在不同側(cè)偏角下的回正力矩。側(cè)偏角對(duì)回正力矩的影響回正力矩控制通過(guò)仿真分析，研究側(cè)偏角對(duì)輪胎回正力矩的影響規(guī)律。根據(jù)仿真結(jié)果，設(shè)計(jì)回正力矩控制器，以實(shí)現(xiàn)輪胎的回正力矩控制。12304輪胎充氣動(dòng)力學(xué)模擬充氣過(guò)程的基本原理充氣過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換充氣對(duì)輪胎性能的影響介紹充氣過(guò)程的基本物理原理，包括波義耳定律、查理定律等。分析充氣過(guò)程中氣體的壓力能、位能及熱能之間的轉(zhuǎn)換。探討充氣壓力、溫度等因素對(duì)輪胎剛度、阻尼、承載能力等性能的影響。充氣動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)仿真模型的建立詳細(xì)說(shuō)明仿真過(guò)程中涉及的參數(shù)設(shè)置，如材料屬性、邊界條件、接觸設(shè)置等。仿真參數(shù)的設(shè)置仿真結(jié)果的分析展示仿真結(jié)果，分析充氣過(guò)程中輪胎的應(yīng)力分布、變形情況等，驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性。介紹如何基于ABAQUS軟件建立輪胎充氣過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真模型。ABAQUS動(dòng)態(tài)仿真分析充氣過(guò)程優(yōu)化策略充氣速度的優(yōu)化探討不同充氣速度對(duì)輪胎性能的影響，確定最佳充氣速度范圍。030201充氣壓力的控制研究充氣壓力與輪胎性能之間的關(guān)系，提出合理的充氣壓力控制策略。充氣過(guò)程的能耗分析分析充氣過(guò)程中的能耗來(lái)源，提出降低能耗的措施和方法。05實(shí)際應(yīng)用與案例研究基于輪胎動(dòng)力學(xué)理論，建立精確的輪胎模型，用于汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真。汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用輪胎動(dòng)力學(xué)模型的建立通過(guò)仿真分析輪胎在不同行駛條件下的性能，對(duì)整車操控性、穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能進(jìn)行優(yōu)化。整車性能分析與優(yōu)化結(jié)合輪胎使用狀況，仿真預(yù)測(cè)輪胎的磨損情況和使用壽命，為車輛維護(hù)提供參考。輪胎磨損與壽命預(yù)測(cè)運(yùn)用仿真技術(shù)優(yōu)化輪胎結(jié)構(gòu)，提高輪胎的承載能力和舒適性。輪胎設(shè)計(jì)與制造中的仿真技術(shù)輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模擬不同材料在輪胎中的性能表現(xiàn)，為材料選擇提供依據(jù)。輪胎材料性能仿真對(duì)輪胎制造過(guò)程進(jìn)行仿真，優(yōu)化工藝流程，提高制造效率。輪胎制造工藝仿真輪胎性能與安全性的提升輪胎抓地性能優(yōu)化通過(guò)仿真分析輪胎與地面的接觸情況，優(yōu)化輪胎花紋和胎面材料，提高抓地性能。輪胎濕地制動(dòng)性能輪胎噪音與振動(dòng)控制研究輪胎在濕滑路面的制動(dòng)性能，開(kāi)發(fā)具有優(yōu)良排水性能的輪胎，確保行車安全。利用仿真技術(shù)優(yōu)化輪胎花紋和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低輪胎行駛過(guò)程中的噪音和振動(dòng)，提升乘坐舒適性。12306未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)輪胎動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)的創(chuàng)新高精度仿真模型利用多體動(dòng)力學(xué)和有限元分析技術(shù)，構(gòu)建更加精準(zhǔn)的輪胎動(dòng)力學(xué)仿真模型，提高仿真精度和效率。智能仿真算法應(yīng)用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，優(yōu)化仿真計(jì)算過(guò)程，快速獲取準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輪胎動(dòng)力學(xué)仿真的可視化，提高仿真結(jié)果的直觀性和易用性。輪胎設(shè)計(jì)優(yōu)化通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬輪胎生產(chǎn)過(guò)程，預(yù)測(cè)輪胎性能和質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)工藝和流程。輪胎生產(chǎn)過(guò)程模擬輪胎智能管理運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輪胎使用狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能管理，提高輪胎使用效率和安全性。利用計(jì)算技術(shù)，對(duì)輪胎結(jié)構(gòu)、材料等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高輪胎性能和降低成本。計(jì)算技術(shù)在輪胎行業(yè)中的應(yīng)用輪胎動(dòng)力學(xué)研究的前沿方向輪胎與地