本文采取试验和仿真相结合的方法,结合复合材料力学和轮胎力学的相关知识,对205/55 R16半钢子午线轮胎的非线性力学特性进行研究。对橡胶材料的力学性能、轮胎的静刚度、静态接地性能和轮胎的动力学特性进行了试验研究,对轮胎自由滚动状态的动态接地性能和内部帘线受力进行了有限元分析。简述常用橡胶材料的本构模型及帘线-橡胶复合材料简化的有限元模型,对橡胶材料进行单轴拉伸试验,利用ABAQUS软件的材料评价功能模块对胶料的应力应变数据进行拟合,最终选取Yeoh模型表征橡胶材料的力学特性并得出胶料模型参数,同时根据拉伸试验结果确定帘线的模型参数。建立子午线轮胎的二维和三维有限元模型,在模型中充分考虑了橡胶材料的非线性和不可压缩性、帘线-橡胶复合材料的各向异性、轮胎大变形的几何非线性以及接触边界条件。利用轮胎的静态性能对有限元模型进行验证,对比分析载荷-下沉量、载荷-充气断面宽和轮胎的静刚度,确保轮胎动态接地性能和内部帘线受力分析的准确性。利用五刚试验机对轮胎的五项刚性进行测试,得出轮胎的静刚度且研究载荷、胎压和硬度系数与轮胎径向刚度的关系。利用高速均匀性试验机研究了轮胎在高速滚动状态下的均匀性和驻波现象,得出速度和胎压对均匀性参数的影响规律;分析轮胎在不同速度下胎侧、胎肩和胎面位置点周向受力分布,得出发生驻波的共振频率。在高速均匀性试验机上安装凸块,分析轮胎在不同速度和载荷下的包络特性,推导出轮胎的径向阻尼系数。利用五刚试验机和压力分布测量系统研究了不同载荷和胎压下轮胎的接地压力和接地印迹分布,得出接地参数和接地区各花纹块的接地压力随载荷和胎压的变化规律,建立了轮胎静态接地性能评价体系。通过ABAQUS软件建立了轮胎自由滚动的稳态模型,在模型中充分考虑轮胎材料和结构的复杂性,橡胶材料采用Yeoh模型,帘线-橡胶复合材料采用Rebar模型。一方面分析轮胎在不同载荷、胎压、速度、摩擦系数和带束层角度下的接地性能,得出各参数对轮胎动态接地性能的影响规律。另一方面给出了不同载荷、胎压、速度、摩擦系数和带束层角度工况下,带束层和帘布层帘线的受力分布规律。