本发明涉及一种辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，属于非充气车轮的性能计算。
背景技术：
1、非充气车轮的结构特点弥补了传统的充气车轮爆胎的缺陷，较为主流的结构为胎面、剪切带、轮辐和轮辋四个主要部分，其中轮辐多为径向取向辐条形式，如专利cn115697724a与cn105745090b所示。
2、作为新型车轮，其静态承载与接地特性也成为许多研究的重点，但更多的研究方式是采用有限元仿真或单层梁模型进行计算，如专利cn116451349a，是根据仿真结果进行规律总结后对非充气车轮的性能进行预测，目前从理论角度推导非充气车轮力学性能的研究与专利极少。因此，本发明基于层合曲梁理论建立了非充气车轮剪切带的平衡微分方程，可计算辐条式非充气车轮的静态承载与接地特性。
技术实现思路
1、本发明设计开发了一种辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，将非充气车轮剪切带简化为具有三个区域的弹性圆环，基于层合曲梁与弹性力学相关理论建立平衡微分方程，从而求解非充气车轮静态承载与接地特性，能作为车轮设计的依据，实现对车轮结构的快速优化。
2、本发明提供的技术方案为：
3、一种辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，包括：
4、步骤一、以辐条式非充气车轮的中心位置为原点建立极坐标系，按照承载过程中车轮的变形情况，将车轮简化划分为三个区域；
5、步骤二、基于弹性力学与层合曲梁理论建立所述三个区域内剪切带的平衡微分方程组；
6、步骤三、以所述三个区域的对称性及相接点的边界条件求解平衡微分方程组，根据接地区域的变形与受力求解接地压力的傅里叶展开形式的常数项和下沉量；
7、步骤四、根据剪切带变形情况，对接地压力进行积分得到车轮的负载曲线，进而获取车轮的许用载荷与下沉量。
8、优选的是，所述非充气车轮由外向内依次包括：胎面、剪切带、轮辐和轮辋。
9、优选的是，所述三个区域分别为：
10、接触区域，其为所述剪切带紧贴于地面时的区域；
11、自由平面区域，其为所述剪切带不受地面外力且所述辐条为压缩状态时的区域；
12、支撑区域，其为所述剪切带不受地面外力作用且所述辐条为拉伸状态时的区域。
13、优选的是，所述剪切带为多层不同类特性材料组成，设定剪切带的单层为曲梁，剪切带为层合曲梁。
14、优选的是，当极角由θ1变为θ2时，所述层合曲梁受外力的平衡微分方程为：
15、
16、式中，ur为层合曲梁中性面的径向位移，uθ为层合曲梁中性面的切向位移，为横截面转角，θ为极角，b为剪切带宽度，r为层合梁中性面半径，a55、b11、d11、a55为基于材料性能和曲梁几何尺寸定义的常数项，qθ为层合曲梁切向载荷，qr为层合曲梁径向载荷；
17、对支撑区域进行设置，包括：
18、辐条对剪切带只提供径向的反力，忽略切向力；
19、辐条的拉伸长度δl近似看为剪切带的径向位移ur,1；
20、辐条作用在剪切带上的力等效为分布载荷qs；
21、辐条二维力学模型中的等效刚度模量为k；
22、支撑区域的平衡微分方程为：
23、
24、设定在自由平面区域内，剪切带的径向位移为ur,2，辐条弯曲不提供反力，剪切带变形为纯弯曲、不受外力的形状，则此时自由平面区域内平衡微分方程为：
25、
26、对接地区域进行设置，包括：
27、辐条弯曲不提供反力；
28、剪切带的径向位移为ur,3；
29、车轮接地压力分解为切向载荷qn,θ与径向载荷qn,r；
30、接地区域的平衡微分方程为：
31、
32、优选的是，所述步骤三包括：
33、当θ2处的辐条由弯曲状态变为拉伸状态时，θ1与θ2的关系式为：
34、ur2(θ2)＝ur3(θ2)＝0；
35、剪切带接触地面时，在接地区域的边界处的接地压力qn为0，可得到边界条件为：
36、
37、式中n＝3，傅里叶常数项为为q0、q1、q2与q3。
38、优选的是，所述步骤四包括：
39、当接地区域的剪切带由圆形变形为直线时，设车轮下沉量为δ，则剪切带变形满足如下公式：
40、f(θ)＝r-δ-rcos(θ)-urcos(θ)+uθcos(θ)≡0；
41、取f(θ)项数为4，则f0、f1、f2与f3为展开式的未知系数，为求解未知系数与下沉量δ，最终求解方程的所有边界条件为：
42、
43、根据以上可求解出接地压力qn的傅里叶级数展开式的未知常数项q0、q1、q2与q3，以及剪切带的变形与内力表达式，则车轮的静态承载可由接地压力积分得到：
44、
45、本发明所述的有益效果：
46、(1)针对辐条式非充气车轮性能计算的研究方向，填充了辐条式非充气车轮静载与接地特性理论上的空白；
47、(2)相比于目前仅有的仿真与实验方法，本发明可快速向研发人员反馈辐条式非充气车轮的刚度与接地特性，节省大量的时间与人力成本；
48、(3)将辐条式非充气车轮的设计理念由经验指导转变为正向设计；
49、(4)模型囊括辐条式非充气车轮的材料、结构与尺寸等各项参数，是研发人员针对车轮进行结构优化与成本控制的必要条件；
50、(5)可为辐条式非充气轮胎的相关标准制定而背书，加快融入市场。
1.一种辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，其特征在于，所述非充气车轮由外向内依次包括：胎面、剪切带、轮辐和轮辋。
3.根据权利要求1或2所述的辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，其特征在于，所述三个区域分别为：
4.根据权利要求3所述的辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，其特征在于，所述剪切带为多层不同类特性材料组成，设定剪切带的单层为曲梁，剪切带为层合曲梁。
5.根据权利要求4所述的辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，其特征在于，当极角由θ1变为θ2时，所述层合曲梁受外力的平衡微分方程为：
6.根据权利要求5所述的辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，其特征在于，所述步骤三包括：
7.根据权利要求6所述的辐条式非充气车轮静态承载与接地特性的计算方法，其特征在于，所述步骤四包括：
