手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
現(xiàn)代輪胎力學是以非線性有限元分析為特征的。目前，對于輪胎胎面與路面的簡單接觸分析已經(jīng)有了較成熟的方法和結(jié)果，而對于輪胎多體接觸問題的分析尚缺乏有效的方法，很少有文獻發(fā)表。
負重輪作為履帶車輛的主要承載部件，在滾動過程中與履帶板以及夾在二者之間的碎石等異物發(fā)生多體接觸.分析負重輪多體接觸問題不但可以得到輪胎的接觸應力、接觸應變，研究胎面初始裂紋產(chǎn)生條件，而且還能為預測負重輪使用壽命提供精確的理論依據(jù)。
Lagrange乘子法是受到廣泛關(guān)注的一種有限元分析方法，在分析接觸問題時，其接觸條件是被精確滿足的。在罰函數(shù)中，只有當罰因子趨于無窮時，才能精確滿足接觸條件，而實際計算時，只能取有限值，因此在罰函數(shù)法中接觸條件只能近似滿足.但是罰函數(shù)法也有其自身的優(yōu)點，即罰因子出現(xiàn)在剛度矩陣中與接觸面上的節(jié)點有關(guān)的那部分矩陣的對角線上，克服了Lagrange乘子法中出現(xiàn)0對角線子矩陣的缺點，但是若罰因子太大，在計算接觸力時又會產(chǎn)生高頻震蕩。為了保留上述兩種方法的優(yōu)點，克服它們的不足，提出Lagrange乘子法與對稱罰函數(shù)結(jié)合法進行負重輪多體接觸有限元分析。
在綜合算法中，附加的罰項可以消除整體剛度矩陣中出現(xiàn)的奇異點，因而可以始終將兩接觸物體看作一個整體而不管其處于接觸狀態(tài)還是分離狀態(tài)。
基本假設①異物形狀為半球形，直徑10-30 mm；②負重輪滾動過程中，異物嵌入胎面隨負重輪一起滾動；③負重輪為橡膠材料，不可壓縮，且為各方同性。
應用Lagrange乘子與對稱罰函數(shù)結(jié)合法進行負重輪多體接觸有限元分析，考察負重輪在負荷33.4 kN穩(wěn)態(tài)滾動條件下，接觸應力場和接觸點擠壓變形情況。
如此大的局部應力，超過了負重輪橡膠的壓縮強度極限，極易撕裂負重輪胎面，形成初始裂紋.初始裂紋在循環(huán)的應力、應變作用下，會逐漸擴展形成較大的裂紋，甚至使胎面掉塊、剝落，嚴重影響負重輪的使用壽命。
可見，因多體異物接觸產(chǎn)生初始裂紋是負重輪機械損傷的主要原因，特別是當負重輪在山區(qū)石子路面行駛時，實際破壞會更嚴重。
建立的負重輪多體接觸有限元分析模型是可行的，計算結(jié)果能夠反應負重輪的接觸應力以及擠壓變形狀況，可用于負重輪胎面初始裂紋形成協(xié)及擴展的計算，對于負重輪的結(jié)構(gòu)設計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料選擇以及疲勞壽命預估都具有十分重要的指導作用。應用Lagrange乘子法與對稱罰函數(shù)法結(jié)合算法對負重輪多體接觸問題進行有限元分析，既克服了Lagrange乘子法中出現(xiàn)0對角線子矩陣的缺點，又利用了對稱罰函數(shù)法附加的罰項消除了整體剛度矩陣中出現(xiàn)的奇異點的情況，是進行多體接觸問題力學分析的有效方法。③為了提高負重輪的疲勞壽命，可以考慮使用壓縮強度以及撕裂強度更高的材料，例如聚氨醋彈性體。④負重輪橡膠材料假設為各向同性，與真實材料相比計算結(jié)果存在偏差，尚需進一步深入研究。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務與解決方案
杭州納泰科技咨詢有限公司
本文出自杭州納泰科技咨詢有限公司www.hanpinfa.cn，轉(zhuǎn)載請注明出處和相關(guān)鏈接！