【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種非充氣輪胎，特別涉及一種改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，屬于車輛輪胎。
技術介紹
1、輪胎是車輛與路面接觸的唯一部件，在行駛過程中扮演著至關重要的角色。傳統充氣輪胎在低側向剛度、低能量損失、低質量和低徑向剛度方面具有優勢，但也存在漏氣、胎壓不穩、爆胎等潛在危險。根據統計，約有46％的交通事故是由輪胎故障造成的，而爆胎占比高達70％。相比于傳統充氣輪胎，非充氣輪胎(non-pneumatic?tire,npt)依靠輪輻結構代替充氣輪胎的氣壓起到承載、緩沖減振、提供作用力等作用，避免了爆胎和漏氣等危險。
2、雖然有很多關于非充氣輪胎在載荷-撓度關系、車輪-地面接觸壓力分布、振動模式、滾動阻力、溫度分布以及輪輻和胎面應力方面的響應特性的研究，但在非充氣輪胎的平面外特性方面的工作有限。蜂窩輻條結構npt由一個個多邊形單元組成，可以通過改變單元的排列、壁厚或長度等條件會影響npt整體的性能特性，因此蜂窩結構被認為在非充氣輪胎里具有較大的應用潛力。然而蜂窩npt具有非常顯著的面內和面外力學特性，尤其是側向剛度，使得蜂窩npt多剛度性能、接地性態與充氣輪胎存在顯著差異，而這嚴重束縛了非充氣輪胎替代傳統充氣輪胎的發展進程。然而，蜂窩輪輻結構參數變化對npt力學性能存在牽一發而動全身的特征，還會直接導致輪胎多剛度性能的改變。因此，在調整npt輪輻結構參數使得不顯著影響徑向剛度的同時，致力于降低npt的側向剛度，實現剛度性能的協同優化是首要解決的關鍵科學問題。
技術實現思路<
1、專利技術目的：針對現有技術中存在的不足，本專利技術提供了一種改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，通過在輪胎寬度方向上等距分割蜂窩輪輻結構并對分割部分設置不同的厚度梯度。隨后，在調整蜂窩npt輪輻結構參數以保證輪胎徑向剛度不受影響的同時，致力于降低npt過高的側向剛度，達成兩者剛度性能的協同優化，大大提高非充氣輪胎的使用性能。
2、技術方案：一種改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，包括：
3、s1、根據輪胎寬度、輪胎的胎壁高度、輪輞直徑建立蜂窩式非充氣輪胎模型；
4、s2、通過有限元仿真軟件對蜂窩式非充氣輪胎模型，施加在輪胎的徑向載荷，輪胎在側向上保持不動，施加在路面的側向位移，得到仿真結果，提取蜂窩式非充氣輪胎的徑向位移u2和所受側向力rf3；
5、s3、通過仿真結果獲取蜂窩式非充氣輪胎輪輻底部的應力分布云圖，選取輪輻底部截面上米塞斯應力變化顯著的路徑，沿輪胎寬度方向進行偶數份的等距分段；
6、沿輪胎寬度方向，將依次呈現對稱分布特征的分割體設定為一個集合，共設置i個集合，從外到內將集合命名為li(i＝1，2，…，i)，并對每個集合設定對應的輪輻厚度參數，對應的輪輻厚度參數范圍為2mm～4mm；
7、應力變化顯著的判斷標準為：沿路徑長度，米塞斯應力先上升然后下降至初始值的區域；
8、s4、將獲取的仿真結果導入到多學科多目標優化工具中，以蜂窩式非充氣輪胎寬度方向上i個集合的輪輻厚度參數為自變量，蜂窩式非充氣輪胎側向剛度為目標響應，蜂窩式非充氣輪胎的徑向剛度作為約束條件，進行以下步驟：
9、s4.1、進行拉丁超試驗，生成樣本點；
10、s4.2、建立代理模型，導入樣本點數據，使用樣本點數據模擬設計變量與目標響應之間的關系，并通過交叉驗證的方式對代理模型的預測精度進行檢驗；
11、s4.3、通過多目標優化算法，設置側向剛度最小化為目標響應，徑向剛度作為約束條件，并設定優化目標和約束條件的權重，即側向力rf3和徑向位移u2，生成帕累托最優解集，并在解集中選擇滿足徑向位移約束且側向力最小的優化解。
12、所述s1具體為：
13、輪胎寬度為215毫米，輪胎的胎壁高度為129毫米，即寬度的60％，輪輞直徑為16英寸，進而構建出蜂窩式非充氣輪胎的三維數值仿真模型。
14、所述s2具體為：
15、施加在輪胎的徑向載荷固定為4000n；輪胎在側向上保持不動，施加在路面的側向位移固定為7mm。
16、所述s3具體為：
17、沿輪胎寬度方向進行10份呈現對稱分布的等距分段，沿輪胎縱向中線對稱分布的兩個分段為一組，則從外到內將集合命名為li(i＝1，2，3，4，5)，蜂窩式非充氣輪胎的l1至l5的初始厚度設置為3mm。
18、所述s4.1具體為：
19、通過拉丁超試驗，生成樣本點100個。
20、所述s4.2具體為：
21、采用徑向基函數(rbf)來構建五個集合對應的輪輻厚度參數與側向剛度的代理模型，并通過交叉驗證的方法對rbf代理模型的預測精度進行檢驗，當精度不滿足要求時增加樣本容量并重新構建rbf模型再驗證精度，直至rbf代理模型的預測精度達到要求；
22、所述交叉驗證的方法為：樣本中90個樣本點用來構建模型，剩下的10個樣本點用來驗證模型的準確性；
23、選擇均方根誤差rmse、決定系數r2作為驗證模型預測準確性的評價指標，若r2＞0.9、rmse＜0.2，則精度滿足要求。
24、所述s4.3具體為：
25、通過非支配排序遺傳算法nsga-ii進行多目標優化，優化目標為最小側向力rf3，權重為0.6；約束輪胎徑向位移u2，權重為0.4，通過多目標優化，得到一個帕累托最優解集。
26、有益效果：本專利技術通過在在輪輻寬度方向上進行等間距分割，并根據受到側向力時的應力分布來設置厚度梯度，從而優化了輪輻的結構設計；在輪輻高度方向上保持每個分割體的厚度一致，確保了輪胎結構的一致性和強度的均勻性；這種設計方法不僅提高了輪胎的整體穩定性，還優化了輪輻的力學性能，使輪胎在各同工況下表現出更優的性能。
27、通過在輪胎寬度方向上等距分割蜂窩輪輻結構并設置不同的厚度梯度，提出了一種基于rbf代理模型和非支配排序遺傳算法(nsga-ii)的多目標優化設計方法，使得輪胎在不顯著影響徑向剛度的情況下，顯著降低了側向剛度，從而提高了輪胎的操控性和舒適性，實現了兩種剛度性能的協同優化。
28、優化后的蜂窩式非充氣輪胎在實際應用中表現出了更好的操控性、舒適性和耐久性，提供了可靠的技術方案和寶貴的參考，為非充氣輪胎的設計和發展提供了新的思路和有效的解決方案。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，所述S1具體為：
3.根據權利要求1所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，所述S2具體為：
4.根據權利要求1所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，所述S3具體為：
5.根據權利要求1所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，所述S4.1具體為：
6.根據權利要求5所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，所述S4.2具體為：
7.根據權利要求1所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，所述S4.3具體為：
【技術特征摘要】
1.一種改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，所述s1具體為：
3.根據權利要求1所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法，其特征在于，所述s2具體為：
4.根據權利要求1所述的改善蜂窩式非充氣輪胎側向剛度的輪輻結構優化方法...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葉麗華，任皓澤，周海超，施燁璠，趙冬周，陳昊，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。