路面积雪导致路面的摩擦系数减小,从而降低车辆的操控稳定性和安全性,影响行车安全,甚至造成交通事故,带来巨大的经济损失和人员伤亡。而高海拔公路隧道洞口段作为公路交通的重要组成部分,一旦积雪,将严重影响道路交通安全。因此对积雪环境下车辆轮胎的抗滑力学性能进行系统的研究,具有重要的意义。本文依托针省部级重大专项课题“西藏米拉山隧道(高海拔环境敏感区)特长公路隧道绿色建设关键技术研究”,针对高海拔地区积雪路面的特点,对车辆轮胎-积雪路面的抗滑性能进行了研究,主要工作包括以下几个方面:1.忽略轮胎细部花纹影响,仅建立纵向沟槽,综合考虑了轮胎的骨架结构和超弹性橡胶材料特性,利用ABAQUS软件建立了 205/55R16子午线轮胎的精细化有限元模型。采用Rebar单元模拟轮胎的加强筋结构;橡胶基体采用Mooney-Rivlin超弹性本构模型;利用Rigid单元模拟与轮辋接触的胎圈。从应力分布规律、轮廓变形、径向刚度和接地面积等角度来验证轮胎有限元模型的合理性;2.利用ABAQUS数值模拟积雪平板荷载试验,采用多核并行计算方法和自适应网格重划分技术(ALE),从积雪密度、积雪反力与平板下陷量之间的关系来验证了积雪有限元模型的合理性。结果表明,当积雪压缩量达到85%时,其抗压能力急剧增加,具有类“冰”的力学性质,近似不可压缩;3.课题组在米拉山隧道建立了气象站,采集该地区处气象信息。对比分析了当地气压与低海拔地区(重庆)气压对轮胎胎压的影响规律,并给出了胎压随海拔高度的变化规律。分析表明,同一车辆从低海拔地区行驶到高原地区(米拉山),等效胎压增加约为16%;4.系统研究了轮胎和积雪的相互作用及影响因素分析。(1)建立轮胎和积雪的接触理论模型,推导了接触力的计算公式;(2)建立了轮胎无滚动的有限元模型,研究了轮胎的接地性能,结果表明,轮胎在积雪路面上的接触面积较刚性路面增加约87.5%,挠曲变形减小约77.45%,胎肩和接触面中心区域为接触压力最大的区域。(3)建立轮胎滚动有限元模型,分析了积雪厚度、荷载、滑转率以及滑动摩擦系数对轮胎抗滑力学性能的影响。研究表明,纵向牵引力会随积雪的厚度增大而减小;车辆扭矩足够的情况下,纵向牵引力随等效集中荷载的变化趋势近似呈现线性变化,单位集中荷载下的纵向牵引力增幅约为8.7%;当滑转率由0逐渐增加到0.2时,纵向牵引力随着滑转率逐渐增加,当滑转率大于0.2时,牵引力逐渐减小,因此存在最佳滑转率为0.2,使纵向牵引力最大;纵向牵引力随着摩擦系数的增加而增加,但增幅逐渐减小。