以11.00R20载重子午线轮胎为研究对象,借助压力毯及非线性有限元软件ABAQUS,采用实验与有限元模拟相结合的方法对其进行了一系列研究和分析。首先,为保证能得到较准确、可靠的材料模型,对橡胶类超弹性本构模型中材料参数获取进行了研究。Yeoh模型与Ogden三阶模型的对比表明：在统筹考虑计算精度和计算效率的前提下,选用前者作为轮胎有限元模型中橡胶材料的本构模型更为合适。其次,实测得到了11.00R20型载重子午线轮胎的充气断面宽、充气外直径、下沉量；并用压力毯对轮胎接地印痕上的压力分布进行了测试,进一步与ABAQUS中建立的带有复杂胎面花纹轮胎有限元模型的预测结果进行了比较,发现模拟结果与实验结果吻合很好。然后,通过对比光面轮胎与花纹轮胎骨架材料的受力表明：在研究轮胎胎冠部位时应考虑到花纹的影响；当重点关注胎圈部位时可以忽略花纹以降低建模的难度和计算量。本文重点分析了花纹轮胎骨架材料的受力特点,进而给出了不同超载工况下及不同侧倾角度下花纹轮胎骨架材料的受力特点及一些基本特性参数(接地面积、接地压力分布、刚度曲线、应变能密度分布等)。最后,分析了轮胎制动和驱动工况下骨架材料周向受力分布特点,通过研究轮胎的应变能密度及接地压力分布情况得出：轮胎的制动力主要来自横向花纹块前缘,驱动力主要来自横向花纹块后缘；轮胎在滚动过程中胎圈、胎肩、下胎侧和花纹块边缘部位应变能密度较高,从而易导致轮胎使用过程中胎肩和下胎侧裂口以及胎面花纹块剥落等现象。综上所述,本文选取了恰当的橡胶类超弹性材料本构模拟并拟合出轮胎有限元分析中的材料参数,建立了带有复杂胎面花纹的轮胎有限元模型,研究了标准工况下静态接地、超载、侧倾以及制动驱动工况下轮胎的一系列特点,获得了准确可靠的结果,这对指导载重子午线轮胎的设计和性能评价有重要意义。