杨娇娇，张建浩，张永锋

[浦林成山（青岛）工业研究设计有限公司，山东 青岛 266042]

胎圈是轮胎主要的受力部件之一，对轮胎的承载性能具有重要作用。轮胎胎圈部位材料分布较多且受力复杂，在车辆行驶过程中，胎圈会受到较高频率力的作用，尤其在重载条件下，极易造成胎圈裂口、脱层。此外，在轮胎使用过程中，热氧老化也会降低材料的耐疲劳性能，缩短轮胎使用寿命[1]。因此胎圈部位材料分布的优化对提高轮胎的耐久性能具有重要意义。

我公司新开发的175/70R14半钢子午线轮胎在重载耐久性试验条件下出现胎圈裂口现象，未达到内控标准要求。通过断面剖析发现，裂口部位均在胎体帘布反包端点处，如图1所示。经分析，产生裂口的原因为应力性破坏而非热学破坏。针对此问题，本工作从胎体帘布反包端点的受力出发，分析胎圈裂口的原因。

图1 胎圈破坏位置

1 有限元仿真分析

1.1 模型建立

为保证分析的准确性，复原轮胎断面得到有限元分析的材料分布图，使用Abaqus有限元分析软件进行轮胎的充气和加载状态分析[2]。根据轮胎材料及各部件的力学特性，选用Yeoh本构模型对橡胶材料进行描述，胎体、带束层以及冠带结构选用Rebar单元定义[3-5]。本研究对象为胎圈部位，故忽略了胎面几何形状，模型只考虑轮胎花纹纵沟，简化了花纹的横沟和细小钢片，有限元模型见图2。

图2 轮胎网格模型

1.2 可靠性验证

结合轮胎橡胶和骨架材料的有限元模型与原始方案的材料分布图，对原始方案进行有限元分析，充气压力为250 kPa，径向负荷为4 900 N。……