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轮胎需要在合适的充气压力下才能实现其各项功能。但由于气体的扩散和渗透,轮胎的充气压力损失是不可避免的,为了满足车辆具有长时间稳定行驶的要求,需要轮胎具有一定的充气压力保持能力。充气压力损失率(Inflation Pressure Loss Rate—IPLR)是评估轮胎充气压力保持性能的主要指标,但是一次完整的IPLR测试费用高、耗时长,这极大阻碍了轮胎充气压力保持能力改进方法的研究。因此基于轮胎充气压力损失机理研究一种仿真方法,以此实现快速、经济的评估轮胎的IPLR,具有重要的理论意义和工程应用价值。为了模拟瞬态的轮胎充气压力损失过程,基于菲克定律和理想气体状态方程开发了理想材料方法,该方法通过橡胶阻隔性试验进行了验证。为了有效计算所选轮胎的IPLR,测试了氮气和氧气在20多种橡胶中的扩散系数和溶解度系数作为模型的材料参数输入。为了确定气体在橡胶-帘线复合材料内的各向异性扩散系数,进行了橡胶-帘线复合材料的气体透过性实验,结合理想材料方法提出了一种橡胶-帘线复合材料中气体正交各向异性扩散系数的确定方法。基于理想材料方法和测试的材料参数,以某公司生产的PCR(205/55R16)和TBR(12R22.5)型子午线轮胎为研究对象,建立了对应的充气压力损失仿真有限元模型。模型中输入了大部分胶料的阻隔性参数测试数据,包含了橡胶-帘线复合材料中气体的各向异性扩散模型,可描述瞬态的轮胎充气压力损失过程。为了验证所建模型的有效性,对所选PCR和TBR进行了IPLR测试,仿真得到的IPLR与IPLR测试结果的偏差在15%以内。基于所建立的有限元模型对轮胎中气体的扩散路径进行了研究,发现所选轮胎的气体主要从胎面沟槽、轮辋末端和胎侧逃逸。为了对该仿真结果进行验证,设计了轮胎浸没实验,实验现象与仿真结果基本一致。为探究轮胎充气压力保持性能的改进方法,基于所建立的PCR和TBR充气压力损失有限元模型分析了内衬层厚度、内衬层末端长度对IPLR的影响。结果表明:增加内衬层厚度、缩短内衬层末端长度均可以有效降低轮胎IPLR。但是相较于直接增加内衬层厚度,采用缩短内衬层末端长度来提高轮胎充气压力保持性能是更具性价比的方式。