刘肖英，何雪涛，邓世涛，张金云，刘 斐，杨卫民*

（1.北京化工大学 机电工程学院，北京 100029；2.轮胎设计与制造工艺国家工程实验室，北京 100029；3.三角集团股份有限公司，山东 威海 264200）

骨架材料是保证轮胎强度、承受载荷以及保持轮胎尺寸稳定性的关键性材料。随着轮胎向子午化、高速化和环保化方向发展[1]，对骨架材料的强度、刚度、耐疲劳性能等提出更高要求。近年来，芳纶纤维因具有耐高温、高强度、高模量及变形小的特性在航空轮胎中得到广泛应用。研究表明，芳纶纤维不仅能够减小轮胎质量和降低滚动阻力，而且有利于提高轮胎的抗刺扎和抗切割性能。但是，芳纶纤维在汽车轮胎上还鲜有应用。广州市华南橡胶轮胎有限公司将芳纶纤维用作高性能乘用子午线轮胎的骨架材料，有效降低了滚动阻力，提高了转向性能[2]；桦林佳通轮胎有限公司采用芳纶试制了195/60R14 86H轿车子午线轮胎，轮胎质量减小了12.5%，减少了胎体层数，生产效率也有所提高[3]。试验轮胎直观地验证了芳纶用作骨架材料所具有的不可比拟的优越性，但是试验结果受轮胎型号、试验数量以及人为偶然因素的影响，无法系统说明芳纶纤维密度、强度和帘线角度等参数对轮胎性能影响的特定规律。

本工作采用Abaqus有限元分析软件，研究芳纶纤维在轮胎带束层和冠带层中的应用，并与传统钢丝带束层轮胎进行对比。

1 有限元模型的建立

1.1 研究方案

研究对象为165/75R13轮胎，其骨架材料包括1层平行于轮胎子午线方向的锦纶冠带条、聚酯胎体层以及2层与子午线方向夹角为64°的钢丝带束层。……