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随着国际轮胎标签法以及我国《绿色轮胎技术规范》的出台,对于轮胎各项性能的要求越来越严格和明确。同时有限元仿真技术不断发展和完善,数字化仿真技术正在成为解决工程问题必不可少的手段,为了提高我国轮胎企业的自主创新能力,增强综合竞争力,必须加大在轮胎结构设计、轮胎有限元仿真应用方法等方面的研究和探索,促进轮胎设计方法的升级,提高国产轮胎的各项性能指标。本文所做主要研究工作如下:(1)进行轮胎材料模型的研究,基于硫化胶单轴拉伸试验、钢丝破断试验获取仿真所需材料参数,分别选择Mooney-Rivin模型、Neo-Hookean模型、Yeoh模型等橡胶本构模型对实验数据进行拟合,结果表明Yeoh模型拟合曲线与试验曲线最接近,能产生典型的S型橡胶应力应变曲线。(2)基于高强度、高耐久性能要求进行载重型无内胎子午线轮胎305/75R24.5的结构设计。载重型轮胎高耐磨性能要求行驶面宽度大、胎冠弧的高度小、接地面积大,而这也会造成严重的生热问题,对此本文在提高行驶面宽度的同时适当增加了胎冠弧度高,为均衡载重胎负荷在轮胎肩部与圈部的分布,本文对断面水平轴的位置进行分析讨论,以上胎侧高与下胎侧高之比来确定断面水平轴的位置。(3)进行轮胎305/75R24.5的充气和负载工况下ABAQUS有限元仿真分析,利用hypermesh前处理软件进行仿真模型前处理,用Fortran语言编写了后处理程序DOS可执行程序对ABAQUS分析结果文件进行自动处理,基于分析结果对轮胎进行力学分析和结构优化。(4)基于本设计制造出合格的试验胎,进行断面测量、外缘尺寸、静负荷及印痕、强度性能、常规耐久等轮胎性能测试,实验结果均符合相关要求,其中强度性能检测实验结果达到国家标准要求最小值的两倍,强度性能优异。实验结果与ABAQUS有限元仿真结果具有较好的一致性,表明了本文轮胎有限元仿真方法的可靠性。本文结合实习单位载重全钢子午线轮胎开发项目,开发设计了全钢载重无内胎子午线轮胎305/75R24.5的结构及制造工艺,对其进行了充气和负载工况受力仿真,试制了试验胎,并进行了性能测试,分析了行驶面宽、胎冠弧度高、断面水平轴位置等轮胎结构关键项对轮胎力学性能的影响,为今后载重型子午线无内胎轮胎结构的改进提供依据,同时也为轮胎有限元仿真分析在轮胎结构开发设计中的应用提供参考。