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轮胎非稳态温度场的研究

何燕  
【摘要】:论文从轮胎在行驶过程中的滞后生热和与地面的摩擦生热两种影响因素入手,研究从“起动到稳态行驶”阶段的非稳态温度场的变化规律。 在综述轮胎基础知识的基础上,分析了国内外对轮胎温度场研究的进展及开展本课题研究的目的与意义,给出了本文主要研究的内容和可期待的研究结果。在分析轮胎滞后生热的机理上,对轮胎变形的应力与应变关系进行概括,用实验的方法对轮胎所用十种胶料的生热率进行了研究。从频率及温度对生热的影响出发,研究了每种胶料的生热率随温度及频率的变化关系,得到了生热率随两者的定量变化关系式,在轮胎温度场研究中可直接应用,简化了计算。 采用激光扩散法利用LFA447 型导热仪对轮胎所用的十种胶料的热物性数据进行了实验测量。通过校核实验和重复实验验证了此种方法具有较高的准确度、精确度和重复性,所测实验结果具有较高的可信度。通过回归分析得到了热扩散系数、导热系数及比热随温度的线性变化关系式,并整理得到了在实验温度范围内各种胶料热物性参数的平均值。这些公式可用以预测胶料的热物性参数,为轮胎非稳态温度场的数值模拟提供基础参数。 轮胎在路面上行驶的过程中不断与外界交换热量,这种热量的交换主要以对流散热的形式进行。本文打破了以往轮胎温度场研究选取对流换热系数的方法,在风洞中采用热质比拟原理,利用萘升华技术对风吹旋转圆盘进行了研究,得到了圆盘半径范围内局部点的无量纲因次方程式。并用相似原理把圆盘的对流换热规律转化到特定轮胎上,确定了特定轮胎换热系数随速度的变化规律,得到了拟合公式。观察得到的轮胎对流换热系数随速度的变化公式可以看出,轮胎的对流换热系数随速度的增加而逐渐增加,并且增加的趋势呈线性变化。此公式的取得可为轮胎温度场研究提供定量方程。 轮胎的摩擦生热是本文研究的创新点,它的确定取决于对胶料摩擦特性的研究。本文利用橡胶块在路面上滑移时产生摩擦的机理,在高速摩擦实验台进行了摩擦实


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