轮胎的力学特性对汽车性能有十分重要的影响。刚度特性反映轮胎静态力学性能,不仅影响汽车的安全性、动力性、操作稳定性等,而且是整车设计分析不可或缺的参数之一。滚动阻力则反映了轮胎的动态力学特性,它与汽车的燃油经济性密切相关。轮胎由于滚动阻力所消耗的能量约占整个汽车能源消耗的1/5,近年来,中国汽车保有量的大幅增长,车用能源的消耗日益加大与严峻的能源形势和环境保护压力形成了鲜明的对比。这意味着开发高品质轮胎、最大限度降低轮胎滚动能量损失势在必行。首先,本研究针对205/55R16型子午线轮胎建立三维有限元模型。考虑轮胎橡胶材料非线性、几何非线性、接触非线性等因素,运用ABAQUS非线性有限元分析软件具体分析了接地轮胎在径向载荷、横向载荷、纵向载荷,扭转力矩等作用下的变形情况,得到轮胎的径向、纵向、横向、扭转及包覆刚度。其次,本文从轮胎的材料特性和变形出发,详细阐述了轮胎滚动阻力的发生机理,并在此基础上建立起一套完整的轮胎变形-能耗分析系统和计算流程。通过对205/55R16型子午线轮胎的滚动阻力仿真计算,获得不同工况下轮胎断面上各个部位能耗损失的分布情况,并探讨了载荷、充气压力、稳态速度、带束层帘线角度对轮胎滚动阻力及其系数的影响情况。文中对刚度特性和滚动阻力的仿真结果均与对应试验基本一致,说明了仿真方法的合理性。本课题研究成果对于优化轮胎设计、预测降低滚动阻力的方向、推动绿色轮胎的发展有着非常积极的意义。