1/9 MF-SWIFT和FTire轮胎模型在耐久载荷分析中的应用 王大伟，刘立刚，胡竞 泛亚汽车技术中心有限公司 【摘要】利用仿真分析的手段进行整车动态载荷预测，能大大缩短整车开发周期降低开发成本，适用于中高频分析的高精度轮胎模型对提升载荷预测结果的可靠性至关重要，本文介绍了两种用于载荷分析的主流轮胎模型：MF-SWIFT和FTire，并基于多体动力学软件Motion View，使用两种轮胎模型进行典型动载工况：Pothole(方坑)的仿真分析，将仿真结果与实车测试结果进行对比，验证比较两种轮胎模型在动态载荷分析领域的预测能力。 【关键词】轮胎模型；耐久载荷；FTire；MF-SWIFT The application of MF-SWIFT and FTire in vehicle durability load simulation WANG DAWEI LIU LIGANG HU JING Pan Asia Technical Automotive Center C o., Ltd Abstract: Utilizing prototype method to predict vehicle dynamic load will shorten development period and cut down the cost. High precision tire model plays a very important role in enhancing the reliability of simulation result. Based on the MBD software, Motion View, MF-SWIFT and FTire model were used to predict pothole dynamic load in this paper. The results were compared with RLDA, to verify the capability of the 2 tire models in durability load domain. Key words: Tire model; Durability load; FTire; MF-SWIFT 1 前言 为缩短整车开发周期降低开发成本，当前零部件疲劳、强度分析的载荷输入多采用多体动力学仿真分析的方法获得。轮胎作为车辆与路面接触的唯一部件，忽略空气扰动的影响，作用于整车上的力和力矩几乎都是由它提供[1]。因此提高载荷预测的精度，不仅需要以准确的整车模型作为基础，能够反映轮胎在行驶过程中真实受力状态的高精度轮胎模型同样不可或缺。目前用于载荷预测分析的主流轮胎模型包括FTire模型[2] 和MF-SWIFT模型[3]。本文基于同一规格轮胎的试验数据分别辨识获取FTire和MF-SWIFT模型，在Motion View中搭建某A级车的整车动力学模型，选择典型的动态载荷分析极限工况Pothole工况，分别调用两种轮胎模型进行仿真分析，分解提取关键零部件的受力并与实车测试结果进行对比，分析考察两种轮胎模型在动态载荷分析领域的预测能力以及各自的优缺点。 2 轮胎模型的获取 SWIFT模型是基于刚性环的半经验模型，通过等效路面替代真实路面输入，可适用于不平路面的平顺舒适性分析、耐久路面载荷计算、带有能激励出轮胎动态特性的控制系统的仿真以及车轮摆振分析等；FTire是基于柔性环假设的3D非线性面内和面外轮胎仿真分析模型，能够进行车辆舒适性仿真、短波不平路面的路载预测，同时在不受任何限制和对模型输入参数进行修改的前提下可用于操稳分析研究。 各种轮胎模型的获取方法大同小异，首先针对所要建模的轮胎进行多种工况的轮胎台架试验，其中工况的选择因轮胎模型的要求而异；其次将轮胎力学特性试验数据标准化为TYDEX (Tyre Data Exchange Format)文件，通过配套的辨识工具进行轮胎模型参数辨识， 从而得到与试验轮胎规格对2/9 应的模型参数，生成轮胎特性文件(*.tir/*.tpf)；最后将轮胎模型集成到整车动力学模型用于后续整车动力学工况仿真分析。从轮胎试验到轮胎模型在动力学软件中的仿真应用，整个流程可简述如下图所示[4]： 图2.1
第３４卷 第６期２０１９年１２月北京信息科技大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ.３４ Ｎｏ.６Ｄｅｃ.２０１９
文章编号:１６７４－６８６４(２０１９)０６－００７６－０６ＤＯＩ:１０１６５０８/ｊ.ｃｎｋｉ.１１－５８６６/ｎ.２０１９０６０１４
基于ＰＡＣ２００２魔术公式的轮胎动力学特性分析
尚 强ꎬ王国权
(北京信息科技大学机电工程学院ꎬ北京１００１９２)
摘 要:为了满足汽车动力学整车仿真的研究需要ꎬ基于Ｍａｔｌａｂ/Ｓｉｍｕｌｉｎｋꎬ用ＰＡＣ２００２
魔术公式建立某轮胎动力学的仿真模型ꎬ对车辆稳态行驶时在轮胎纯驱动(制动)、纯转弯、驱动(制动)和转弯联合等工况下ꎬ分别进行纵向滑移率、侧偏角、垂直载荷等指标对纵向力、侧向力和
回正力矩的仿真分析ꎮ仿真结果表明ꎬ基于ＰＡＣ２００２魔术公式的轮胎动力学模型能够比较准确
地模拟出轮胎的动力学特性ꎮ关 键 词:ＰＡＣ２００２魔术公式ꎻ轮胎模型ꎻ纵向滑移率ꎻ侧偏角
中图分类号:Ｕ４６１ꎻＵ４６３ 文献标志码:Ａ
ＴｉｒｅｄｙｎａｍｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎＰＡＣ２００２Ｍａｇｉｃ￣Ｆｏｒｍｕｌａ
ＳＨＡＮＧＱｉａｎｇꎬＷＡＮＧＧｕｏｑｕａｎ
(ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｎｅｅｒｉｎｇＳｃｈｏｏｌꎬＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００１９２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｓꎬｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＭａｔｌａｂ/ＳｉｍｕｌｉｎｋｓｏｆｔｗａｒｅꎬａｔｉｒｅｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＰＡＣ２００２Ｍａｇｉｃ￣Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｒｅ
一
1、汽车的质量对汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性等都有重要的影响。在相同发动机的前提下，汽车的质量越大0-100m/s的加速时间越长；行驶相同里程所消耗的燃油越多；由一定速度减小到零，在刹车时由于212Emv（m为汽车总质量），质量越大，能量越大，对刹车盘的制动性要求也越高；在其他条件一样的情况下，质量越大，在转弯时产生的离心惯性力也越大，影响操纵稳定性。所以我们必须对汽车的质量予以重视。
2、汽车的质量参数包括汽车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、载荷分配。下面重点介绍一下整车整备质量、汽车总质量、轴荷分配三个概念。
①整车整备质量：指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎（约18公斤）等），加满燃油（35公斤）、水”）。
②汽车总质量：是指装备齐全、并按规定装满客、货的整车质量。
③轴荷分配：汽车质量在前后轴的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止的情况下，前后轴对支撑平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。
二
轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。在汽车总布置设计时，轴荷分配应考虑这些问题：从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。因此可以得出作为很重要的载荷分配参数，各使用性能对其要求是相互矛盾的，这要求设计时应根据对整车的性能要求、使用条件等，合理的选取轴荷分配。
汽车总体设计的主要任务：要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地画出各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间的参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。
零部件pIarts
D0I:10.3969/j.issn.1009-847X.2018.08.009
轮胎滚动阻力有限元
仿真麵研究
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周涛 杨晓光
摘要：近年来随着汽车产业的飞速发展，汽车制造商开始对轮
胎提出降低滚动阻力的要求，低滚动阻力轮胎已成为各大轮胎公司 重点关注的课题。本文采用ABAQUS软件，开发轮胎滚动阻力有
限元仿真模型，用于预测轮胎的滚动阻力和滚动阻力系数，并和试
验结果进行对比，验证了模型的可靠性。时C02排放量也大幅降低。欧盟2012年开
始执行滚阻等级标准，包括中国在内的一些
国家和政府也越来越重视轮胎滚动阻力的研 究，低滚动阻力轮胎已成为各大轮胎公司重
点关注课题。
基于此背景，本文开发轮胎滚动阻力有
限元仿真模型，用于预测轮胎的滚动阻力和 滚动阻力系数。和传统的低滚阻设计试验研
究相比，采用仿真分析的方法，不仅可以分
析材料、结构设计对整体性能的影响，还能
分析各部件对滚动阻力的贡献，能更有针对 性地从材料特性、结构设计去优化滚阻性
能；同时采用仿真模型能快速地对设计进行 修改对比，达到减少轮胎试制、降低优化周
期的目的。
滚阻阻力和滚阻系数概念
轮胎的滚动阻力现象是指当轮胎与路面 接触时，由于承重产生变形而生热，同时橡
胶的粘弹性造成迟滞损失，从而导致能量损
耗；包括轮胎滚动时周期性变形中克服粘弹 性材料的应变滞后所消耗的内摩擦功、轮胎
与地面接触消耗的外摩擦功、轮胎滚动时搅
动空气弓I起的流体阻力消耗的功以及轮胎花 纹块拍击地面发声所消耗的功等[1];这几种由
于车轮滚动而消耗的能量，就构成了车轮滚 动时的阻力，我们把它称为滚动阻力，国际 单位制（SI)习惯用牛顿-米/米（N . m/m)
⑩赔
作为汽车唯一的接地部件，轮胎的滚动
阻力直接影响汽车的燃油经济性。根据实验
