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研究表明，負(fù)重輪在滾動狀態(tài)下的發(fā)熱來源于兩個(gè)方面：輪緣橡膠在應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)中的機(jī)械滯后損失，輪緣橡膠與履帶板間的摩擦生熱。其中，后者引起的發(fā)熱量較小，如果履帶板是金屬的，則熱量更易于散失，所以可以認(rèn)為負(fù)重輪的發(fā)熱只來源于橡膠的機(jī)械滯后損失。
負(fù)重輪溫度場有限元分析模型中的熱載荷是輪緣橡膠的節(jié)點(diǎn)生熱率，計(jì)算節(jié)點(diǎn)生熱率必須知道每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變值，所以在計(jì)算輪緣溫度場之前必須先分析其力學(xué)場，而且溫度場有限元網(wǎng)格必須與力學(xué)場有限元網(wǎng)格完全對應(yīng).負(fù)重輪力學(xué)場有限元分析具有三重非線性，即橡膠材料非線性、大變形引起的幾何非線性和橡膠與履帶板的接觸非線性(不考慮摩擦)。
ANSYS有限元分析軟件具有強(qiáng)大的非線性分析功能，作者用它作為負(fù)重輪力學(xué)場和溫度場有限元分析工具。
由于橡膠輪緣與金屬輪盤粘接面的熱學(xué)邊界條件不便確定，所以在建立負(fù)重輪溫度場模型時(shí)與輪盤一起考慮，建立溫度場模型時(shí)假設(shè)：橡膠體積不可壓縮，負(fù)重輪在穩(wěn)定滾動下達(dá)到熱平衡狀態(tài)，橡膠的材料參數(shù)和熱學(xué)參數(shù)不依賴于溫度(實(shí)際是依賴于溫度的，計(jì)算時(shí)這些參數(shù)的取值為對應(yīng)于熱平衡狀態(tài)下的值)，不影響橡膠輪緣的力學(xué)場;負(fù)重輪周向無溫度梯度。
由周向無溫度梯度假設(shè)，溫度場模型可簡化為二維平面模型(徑向斷面)，橡膠輪緣幾何尺寸按實(shí)際大小，輪盤尺寸對溫度場影響較小，可作較大簡化。熱載荷為節(jié)點(diǎn)生熱率，材料參數(shù)包括橡膠和輪盤材料的熱導(dǎo)率，邊界條件是負(fù)重輪表面與環(huán)境間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(輻射換熱影)響較小，可以忽略。橡膠輪緣和輪盤均采用Plane77八節(jié)點(diǎn)四邊形單元。橡膠輪緣溫度場在輪胎徑向斷面內(nèi)呈橢圓形分布，由橢圓中心向外溫度邁漸降低，最高溫度點(diǎn)位于斷面中央沿掛膠厚度方向偏向胎面，溫度場的分布及溫度值的大小有關(guān)文獻(xiàn)的論述吻合。
建立了負(fù)重輪橡膠輪緣溫度場有限元計(jì)算模型，根據(jù)力學(xué)分析結(jié)果計(jì)算節(jié)點(diǎn)生熱率的算法和按傳熱學(xué)理論給出的邊界條件算法可用于實(shí)心輪胎溫度場有限元分析。溫度場在負(fù)重輪橡膠輪緣徑向斷面內(nèi)呈橢圓形分布，由橢圓中心向外溫度逐漸降低，最高溫度點(diǎn)位于斷面中央沿掛膠厚度方向偏向胎面。減小輪緣橡膠的損耗因子、掛膠厚度以及提高橡膠的熱導(dǎo)率有利于減小負(fù)重輪發(fā)熱。
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