胎面花纹是轮胎直接与地面接触的部分,胎面花纹的设计直接影响着轮胎的接地性能。胎面花纹块的刚度则是评价花纹性能的重要参数之一,对于轮胎的制动、转弯和噪声等性能都有着重要影响。花纹刚度的相关研究具有重要的工程应用价值。本文主要工作如下:首先,通过理论计算分析各种形式的花纹块刚度。采用铁木辛柯梁理论计算简单花纹块刚度;采用三角离散的方法计算复杂截面花纹块;采用等效梁法对倒角花纹块进行分析;改进刀槽花纹块的力学模型,基于此计算刀槽花纹块刚度。其次,针对上述刚度计算理论进行试验验证。设计一套花纹模具,对未硫化橡胶进行硫化,制作了各种形式的橡胶花纹块。在摩擦测试台上模拟橡胶摩擦变形,并用VIC-3D全场非接触应变测量系统记录花纹块变形过程,得到花纹块测试刚度。通过与理论值进行对比分析,验证花纹块刚度计算理论模型的正确性。然后,采用有限元方法研究整体胎面花纹块的刚度特性。先通过理论计算得到整个胎面花纹块的刚度,再运用有限元进行验证。分析胎面花纹块中常见的倒角以及沟底半径对整体胎面花纹块刚度的影响规律,并对接地压力分布进行研究。最后,研究胎面花纹对轮胎力学性能的影响。运用TYABAS建立轮胎三维模型,使用CATIA进行三维花纹建模,通过装配最终建立了三维花纹轮胎有限元模型。计算标准工况下接地区域内的胎面花纹块整体刚度,通过研究轮胎的径向、横向、纵向刚度和径向、横向、纵向载荷下的受力分析,得到不同胎面花纹块刚度对于轮胎力学性能的影响规律。