研究表明，負重輪在滾動狀態下的發熱來源于兩個方面：輪緣橡膠在應力應變循環中的機械滯后損失，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，所以可以認為負重輪的發熱只來源于橡膠的機械滯后損失。
      負重輪溫度場有限元分析模型中的熱載荷是輪緣橡膠的節點生熱率，計算節點生熱率必須知道每個節點的應力應變值，所以在計算輪緣溫度場之前必須先分析其力學場，而且溫度場有限元網格必須與力學場有限元網格完全對應.負重輪力學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大的非線性分析功能，作者用它作為負重輪力學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邊界條件不便確定，所以在建立負重輪溫度場模型時與輪盤一起考慮，建立溫度場模型時假設：橡膠體積不可壓縮，負重輪在穩定滾動下達到熱平衡狀態，橡膠的材料參數和熱學參數不依賴于溫度(實際是依賴于溫度的，計算時這些參數的取值為對應于熱平衡狀態下的值)，不影響橡膠輪緣的力學場;負重輪周向無溫度梯度。
      由周向無溫度梯度假設，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。熱載荷為節點生熱率，材料參數包括橡膠和輪盤材料的熱導率，邊界條件是負重輪表面與環境間的表面傳熱系數(輻射換熱影)響較小，可以忽略。橡膠輪緣和輪盤均采用Plane77八節點四邊形單元。橡膠輪緣溫度場在輪胎徑向斷面內呈橢圓形分布，由橢圓中心向外溫度邁漸降低，最高溫度點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文獻的論述吻合。
      建立了負重輪橡膠輪緣溫度場有限元計算模型，根據力學分析結果計算節點生熱率的算法和按傳熱學理論給出的邊界條件算法可用于實心輪胎溫度場有限元分析。溫度場在負重輪橡膠輪緣徑向斷面內呈橢圓形分布，由橢圓中心向外溫度逐漸降低，最高溫度點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率有利于減小負重輪發熱。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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