随着汽车工业的发展，汽车的行驶速度有了很大提高，但随之也带来了轮胎脱层乃至爆裂等负面效应。因此，研究轮胎力场和温度场对于优化轮胎结构设计和防止爆胎具有十分重要的现实意义。本文利用有限元软件ADINA对轮胎力场和温度场进行了有益的探讨研究。轮胎是由橡胶及帘线等组成的，集各种非线性(材料、几何、边界接触)于一体的复杂结构体。进行轮胎力学与热学分析需要准确的轮胎胶料力学和热学物性参数为基础。通过单向拉伸实验测出了轮胎各部位硫化橡胶的应力应变关系，借助有限元软件ADINA拟合出三种橡胶模型下的力学参数，通过比较发现Ogden模型描述轮胎胶料较为合理。采用动态力学分析法(DMA)，使用德国NETZSCH DMA 242实验仪，获得了轮胎用七种胶料的损耗因子tanδ在5个频率下随温度的变化曲线。这些数据为轮胎热力学计算提供了依据。采用激光扩散法利用LFA447型导热仪对轮胎所用的七种胶料的热物性数据进行了实验测量。通过回归分析得到了导热系数及比热随温度的线性变化关系式。这些公式可用以预测胶料的热物性参数，为轮胎非稳态温度场的数值模拟提供基础参数。在以上研究的基础上通过合理的假设，在ADINA中建立了轮胎力学分析的有限元模型，并给出了相应的初始条件和边界条件，分析了轮胎力场的分布情况。研究表明：接地爪力沿轴向方向(从胎冠中心向胎肩)的分布曲线类似于马鞍形；横向摩擦应力在胎冠接地边缘距纵向中心距离的三分之一处出现最高值，其拟合曲线接近正弦曲线。改变轮胎的载荷和胎压，得到了轮胎最大应力、应变、位移与载荷的关系以及最大应力、应变、位移与胎压的关系，建立了轮胎最大应力、应变、位移与载荷以及最大应力、应变、位移与胎压的回归公式。关联系数接近于1，有较高的工程使用价值。结合轮胎稳态温度场的基本原理，在三个基本假设下，建立了轮胎稳态温度场分析模型。研究表明：轮胎的高温区主要集中在胎肩、轮胎内表面和胎圈附近。选取了三个有代表性的截面，分析了轮胎温度沿厚度方向的变化，并分析了其形成原因；选取了三个有代表性的测温点，充分考虑轮胎工作条件的一致性，将ADINA分析得到的数据与实验实测得到的数据进行对比，以此验证所建模型的正确性和可靠性。比较后发现相对误差均在25％之内。这说明用ADINA进行轮胎温度场分析，得到的结果是可靠的，能满足工程需要。利用ADINA的热力耦合分析功能，对轮胎的温升过程进行了模拟。研究发现：20分钟前温升很快，随后升温速率减慢，在50分钟左右生热与散热达到动态平衡，轮胎的温度基本保持不变，此时可以认为轮胎内部的温度场达到了稳态温度场。将ADINA分析结果与实验实测值进行对比，发现两者的温升状况基本吻合。保持其他参数不变，分别改变轮胎行驶速度、载荷、胎压、环境温度、损耗因子、橡胶导热系数和轮辋导热系数，研究了它们对轮胎最高温升的影响。基于轮胎热力双向耦合有限元分析结果，建立了行驶速度、载荷、胎压、环境温度、损耗因子5因素与轮胎最高温升的回归关系式，这些公式对于防止爆胎等事故具有重要的参考价值。