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汽车轮胎胎面与胎体负荷下变形的有限元分析【含图纸文档】,含图纸文档,汽车轮胎,负荷,变形,有限元分析,图纸,文档

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SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名高雪秋系部汽车工程系专业、班级B05-16-26指导教师姓名齐晓杰职称教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称汽车轮胎胎面与胎体负荷下变形的有限元分析一、 课题研究现状、选题目的和意义1. 研究现状：汽车轮胎生产发展的历史表明，前50年主要是解决如何提高轮胎的使用寿命问题，近年来，由于汽车制造和交通运输部门对轮胎的要求日益苛刻，轮胎研究的重点转到轮胎行驶性能、安全性能、舒适性能和经济性能上来，总之，轮胎的发展总趋势是“三化”，即子午线化、无内胎化、低断面化。目前，轿车轮胎已实现了这“三化”，货车轮胎正在向这个方面发展。目前，轮胎行业产能扩张的重点在子午线轮胎项目上，这将使中国轮胎行业产品格局发展显著改变。斜交胎在夹缝中生存，子午线轮胎风头日劲。但是子午线轮胎的技术和发展趋势掌握在外资企业手中，中国本土企业在子午线轮胎的竞争中处于下风。同时，受到扩能影响，全钢子午线轮胎市场供求结构也将发生很大变化。从整体发展史看，轮胎的发展与国家的整体国民经济、汽车工业、道路乃至政策、法规有密切相关。由于轮胎结构及其力学行为的复杂性，长期以来，尽管人们提出了多种理论对轮胎结构进行分析，如薄膜-网络理论，层合理论，薄壳理论等，这些理论的应用，对轮胎工业的发展起了明显的促进作用，但这些分析方法对轮胎非对称性负荷接触问题，即轮胎在集中负荷下的形状和应力-应变以及对带束层的层间受力分析等问题不能解决。近三四十年来，随着电子计算机的飞速发展和广泛应用，一种新的数值方法，即有限元法被提了出来，并广泛的应用于各种工程实际问题，国外许多大轮胎公司都将有限元法引入轮胎分析及优化设计中，并取得了很大的成果及明显的经济效益。2. 目的和意义：轮胎是汽车行驶系的重要部件，传递汽车与路面间的各种力和力矩，对车辆的操纵稳定性、安全性、平顺性和噪声等都起着至关重要的作用。轮胎的几何结构和受力状况复杂，材料分布不均匀，在使用中，轮胎要承受内压、离心载荷、轮胎与轮辋和地面间的摩擦力以及周期性变化的非对称负荷，它具备典型的材料非线性、接触非线性以及大变形等复杂的力学特性。如前所述的国外轮胎的创新产品和“全新概念技术”的成果，我国应该赶上步伐，促进机电、信息化研发部门与轮胎生产企业的联合开发，材料开发、生产部门与轮胎生产企业的联合开发，采用产学研的结合；必然会取得创新成果，改变观念去迎接“世界轮胎后工业化时代”的到来，因此对于高性能轮胎的研究具有很大的经济效益与社会效益。同时，轮胎的研究内容涉及材料学、力学、机械工程等多个学科，特别是轮胎材料、轮胎的大变形以及轮胎与路面的接触等均为强非线性问题，因而对轮胎结构设计与性能仿真的研究是极富挑战性的课题。有限元方法经过近半个世纪的发展，目前已成为各种工程问题特别是结构分析问题的标准分析方法，而有限元软件已成为现代结构设汁不可缺少的工具。有限元软件通过有限元理论通向实际工程应用的桥梁。通用有限元软件的物质基础是数字计算机，而有限元软件的理论与知识基础是：有限元法、连续统力学、本构理论、线性与非线性代数与常微分方程的算法、瞬时积分以及软件设汁技术。因此，通用有限元软件是有限元力学理沦、计算数学、计算机技术综合的知识与高度密集性产品。从有限元理论到有限元软件是一次重要的技术升华。既要有坚实高深的理沦基础，又要具备广博的计算机知识，更应以坚韧的毅力付出艰辛的劳动，投入必要的资金。因此，衡量一个国家计算结构力学水平的高低，除了看其理论水平外，更应着重于其结构分析软件的水平。 有限元分析结果可给轮胎设计者提供许多预测信息。它能按轮胎各部位不同的材料性质，模拟其静态，稳态，动态等工况条件，对轮胎的形状，应力-应变，接地面积和接地压力分布，生热温度场，以及作用在轮胎上的力和力矩等性能进行预测。根据建立的轮胎模型对轮胎进行结构分析，可以得到轮胎变形的详细资料和轮胎的刚度曲线，可以得到轮胎内部的应力，应变场，以及轮胎与路面间的相互作用力和印迹形状。通过计算还可以得到其他一些重要的信息。所建立的模型也可用于轮胎参数的研究。有限元分析方法是轮胎结构分析与动态特性分析的有力工具。汽车轮胎胎面和胎体负荷下变形的有限元分析，是借助计算机进行轮胎各项研究的基础，对汽车轮胎及汽车工业的发展有重要意义。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1. 研究的基本内容 轮胎是汽车行驶系的重要部件，传递汽车与路面间的各种力和力矩，对车辆的操纵稳定性、安全性、平顺性和噪声等都起着至关重要的作用。轮胎的几何结构和受力状况复杂，材料分布不均匀，在使用中，轮胎要承受内压、离心载荷、轮胎与轮辋和地面间的摩擦力以及周期性变化的非对称负荷，它具备典型的材料非线性、接触非线性以及大变形等复杂的力学特性。对其经适当简化后，进行胎面和胎体负荷下的变形有限元分析，是借助计算机进行轮胎各项研究的基础，即可依据轮胎力学特性，建立轮胎力学模型和计算机仿真模型，进行轮胎的有限元仿真分析。首先，对车辆轮胎的力学特性进行深入的分析与研究，然后建立Pro/E轮胎实体模型，再通过构建软件之间的模型数据转换接口将 Pro/E模型数据转换给 ANSYS，接下来是建立ANSYS有限元失效仿真分析平台，综合考虑载荷、轮胎材料等对轮胎受力状况的影响，对轮胎变形进行仿真研究与分析，获得车辆轮胎不同压力场下的应力应变分布状况。2 .这次设计主要要解决的问题有以下几个方面（1）选择275/60R22.5 142/138G为样本，深入分析车辆轮胎的结构以及力学特性；（2）车辆轮胎Pro/E三维实体建模；（3）建立轮胎胎面和胎体负荷下的应力应变模型；（4）构建Pro/E与ANSYS之间的专用模型数据转换接口；（5）车辆轮胎有限元仿真分析；三、技术路线（研究方法）1.对车辆轮胎的力学特性进行深入的分析与研究；2.建立Pro/E轮胎实体模型；3.通过构建软件之间的模型数据转换接口；4.将 Pro/E模型数据转换给 ANSYS；5.建立ANSYS有限元失效仿真分析平台；6.综合考虑载荷、轮胎材料等对轮胎受力状况的影响；7.对轮胎变形进行仿真研究与分析，获得车辆轮胎不同压力场下的应力应变分布状况。四、进度安排1相关知识准备：第3周（3月16日3月22日）2. 熟悉Pro/E软件及ANSYS软件：第45周（3月23日4月5日）3轮胎Pro/E三维实体建模：第68周（4月6日4月24日）4. Pro/E模型数据转换给 ANSYS，建立力学模型：第911周（4月27日5月15日）5系统连接，有限元分析：第1214周（5月2日6月5日）6毕业设计的审核：第15周（6月8日6月12日）7总结毕业设计和说明书及修改不足：第16周（6月15日6月19日）8毕业设计准备答辩及答辩：第17周（6月22日6月26日）五、参考文献1俞淇.子午线轮胎结构设计与制造技术.北京:化学工业出版社,2006.02.2 庄继德.现代汽车轮胎技术. 北京:北京理工大学出版社,2001.03.3 庄继德.汽车轮胎学M.北京:北京理工大学出版社,1996.02.4 张岩梅，邹一明.橡胶制品工艺.北京：化学工业出版社，2005.03.5廖健和.橡胶制品设计.北京：中国农业大学出版社，2007.01.6李晓辉，夏彩云,吴高阳. Pro /EngineerWildfire3.0中文版完全自学专家指导教程.北京：机械工业出版社，2007.01.7 林清安,Pro /Engineer2001零件设计 高级篇M.北京:机械工业出版,2003.10.8 刘相新,孟宪颐.ANSYS基础与应用教程M.北京:科学出版社,2006.03.9陈家瑞.汽车构造第二版（下册）.北京：机械工业出版社.2005.06.10孙文学.基于UG的子午线轮胎及其模具CAD/CAM技术的应用. 广东广州：广东省机械研究所，2004.10.11 广州番禺速能冷暖设备有限公司.有限元分析在轮胎设计中的应用. 广东广州: 广西轻工业, 2007. 08. 12 同济大学声学所.受力轮胎花纹块与胎体变形量测试系统的研究.上海轮胎橡胶（集团）股份有限公司轮胎研究所.上海:200092上海轮胎橡胶（集团）股份有限公司轮胎研究所.2002.01.13杨卫民,崔文勇,徐鸿,聂秋海.子午线轮胎性能的计算机仿真和优化.北京:北京化工大学.2001.01.14缪红燕,徐洪,计斌。子午线轮胎的有限元分析。北京:北京化工大学.2001.01.15李丽娟,刘峰,杨学贵.子午线轮胎接触变形的非线性有限元分析.广东 广州:广东工业大学.2000.05.16张鹏,石琴,谷叶水.有限元技术在汽车轮胎研究中的应用.安徽 合肥:合肥工业大学,机械与汽车学院.2004.01.17吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社.2006.05.18Davisson J A. Design and Application of commercial Type Tires.SAE,690001.19 William J Woehrle. A history of the passenger car tire :part 2 .Automotive Engineering , October 1995六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日SY-025-BY-5毕业设计（论文）中期检查表填表日期2009年 4月27 日迄今已进行 8 周剩余9周学生姓名高雪秋系部汽车工程系专业、班级车辆工程指导教师姓名齐晓杰职称教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称汽车轮胎胎面与胎体负荷下变形的有限元分析学生填写毕业设计（论文）工作进度已完成主要内容待完成主要内容课题的研究目的和意义，研究现状及研究内容和方法；汽车轮胎的结构及规格标志；汽车轮胎的设计理论与方法及轮胎Pro/E三维轮胎实体建模，对轮胎的力学特性进行了分析。构建Pro/E 与ANSYS之间的专用模型数据转换接口；建立ANSYS有限元失效仿真分析平台；考虑载荷、轮胎材料对轮胎受力状况的影响及对轮胎变形进行仿真研究与分析，获得车辆轮胎不同压力场下的应力应变分布状况。存在问题及努力方向PRO/E与ANSYS软件应用不熟练，建模操作未按时达到要求。需要多用些时间好好学习软件。学生签字： 高雪秋指导教师意 见 指导教师签字： 年 月 日教研室意 见教研室主任签字： 年 月 日SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05级指导教师姓名齐晓杰职称教授从事专业载运工具运用工程是否外聘是否题目名称汽车轮胎胎面和胎体负荷下变形的有限元分析一、设计（论文）目的、意义轮胎是汽车行驶系的重要部件，传递汽车与路面间的各种力和力矩，对车辆的操纵稳定性、安全性、平顺性和噪声等都起着至关重要的作用。轮胎的几何结构和受力状况复杂，材料分布不均匀，在使用中，轮胎要承受内压、离心载荷、轮胎与轮辋和地面间的摩擦力以及周期性变化的非对称负荷，它具备典型的材料非线性、接触非线性以及大变形等复杂的力学特性。对其经适当简化后，进行胎面和胎体负荷下的变形有限元分析，是借助计算机进行轮胎各项研究的基础，具有重要意义。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）依据轮胎力学特性，建立轮胎力学模型和计算机仿真模型，进行轮胎的有限元仿真分析。首先，对车辆轮胎的力学特性进行深入的分析与研究，然后建立Pro/E轮胎实体模型，再通过构建软件之间的模型数据转换接口将 Pro/E模型数据转换给 ANSYS，接下来是建立ANSYS有限元失效仿真分析平台，综合考虑载荷、轮胎材料等对轮胎受力状况的影响，对轮胎变形进行仿真研究与分析，获得车辆轮胎不同压力场下的应力应变分布状况。拟解决的主要问题：（1）选择275/60R22.5 142/138G为样本，深入分析车辆轮胎的结构以及力学特性；（2）车辆轮胎Pro/E三维实体建模；（3）建立轮胎胎面和胎体负荷下的应力应变模型；（4）构建Pro/E与ANSYS之间的专用模型数据转换接口；（5）车辆轮胎有限元仿真分析；三、设计（论文）完成后应提交的成果1.基于PRO/E和ANSYS的轮胎台面与胎体负荷下有限元分析软件及分析结果；2.设计说明书1份。四、设计（论文）进度安排1熟悉设计任务书，查阅相关资料，填写开题报告：第1周（3月2日3月6日）2据自已所学知识，编制整体设计方案：第2周（3月9日3月13日）3相关知识准备，熟悉软件，现场实习：第35周（3月16日4月3日）4轮胎Pro/E三维实体建模：第68周（4月6日4月24日）5. Pro/E模型数据转换给 ANSYS，建立力学模型：第911周（4月27日5月15日）6系统连接，有限元分析：第1214周（5月2日6月5日）7毕业设计的审核：第15周（6月8日6月12日）8总结毕业设计和说明书及修改不足：第16周（6月15日6月19日）9毕业设计准备答辩及答辩：第17周（6月22日6月26日）五、主要参考资料1俞淇.子午线轮胎结构设计与制造技术.北京:化学工业出版社,2006.2 庄继德.现代汽车轮胎技术. 北京:北京理工大学出版社,2001.3 庄继德.汽车轮胎学M.北京:北京理工大学出版社,1996.4 郭孔辉,刘青.考虑胎体复杂变形的轮胎稳态侧偏特性理论模型J.机械工程学报,1999. 5 缪红燕,徐鸿.子午线轮胎的有限元分析J.轮胎工业,2001.6 王登祥.轮胎胶料有限元分析的实验基础及计算J.轮胎工业,1998.7 李丽娟,刘锋,苏秀平.轮胎结构力学设计理论研究进展J.轮胎工业,2000.8 刘相新,孟宪颐.ANSYS基础与应用教程M.北京:科学出版社,2006.9 李世国,李强,Pro /EngineerWildfire 中文版范例教程M.北京:机械工业出版,2004.10廖健和.橡胶制品设计.北京:中国农业大学出版社,2007.11全国轮胎轮辋标准化技术委员会编.化学工业标准汇编轮胎轮辋分册.北京:中国标准出版社,2008.六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日SY-025-BY-10优秀毕业设计（论文）推荐表题 目汽车轮胎胎面与胎体负荷变形的有限元分析类别A学生姓名高雪秋系、专业、班级汽车工程系 车辆工程 B05-16指导教师齐晓杰职 称教授设计成果明细：答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 系部公章： 年 月 日备 注： 注：“类别”栏填写毕业论文或毕业设计毕业设计过程管理材料题 目 汽车轮胎胎面与胎体负荷 变形的有限元分析学生姓名高雪秋系部名称汽车工程系专业班级车辆工程B05-16指导教师齐晓杰职 称教授教研室车辆工程起止时间SY-025-BY-9毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名高雪秋性别女系部汽车工程系专业车辆工程班级B05-16设计（论文）题目汽车轮胎胎面与胎体负荷变形的有限元分析指导教师姓名齐晓杰职称教授指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 系部公章： 年 月 日注：1、指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。SY-025-BY-6毕业设计指导教师评分表学生姓名高雪秋系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-16指导教师姓名齐晓杰职称教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称汽车轮胎胎面与胎体负荷变形的有限元分析序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得 分 X= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 指导教师签字： 年 月 日SY-025-BY-8毕业设计答辩评分表学生姓名高雪秋专业班级车辆工程B05-16指导教师齐晓杰职 称教授题目汽车轮胎胎面与胎体负荷变形的有限元分析答辩时间月 日 时答辩组成员姓名出席人数序号评 审 指 标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总 分 Z= 答辩过程记录、评语： 答辩组长签字： 年 月 日SY-025-BY-7毕业设计评阅人评分表学生姓名高雪秋专业班级车辆工程B05-16指导教师姓名齐晓杰职称教授题目汽车轮胎胎面与胎体负荷变形的有限元分析序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力255计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）156插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）5得 分 Y= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 评阅人签字 ： 年 月 日SY-025-BY-1毕业设计（论文）题目审