大多數人對輪胎的印象是一個(gè)黑色的、環(huán)形的、中空圓筒，且一般認為輪胎是低技術(shù)產(chǎn)品，并只根據價(jià)格決定是否購買(mǎi)。而懂得輪胎生產(chǎn)工藝或有機會(huì )參觀(guān)生產(chǎn)車(chē)間的人則會(huì )了解，一條標準轎車(chē)子午線(xiàn)輪胎由十幾種甚至二十多種部件構成，并且需要借助很多大型生產(chǎn)設備，具有非常復雜的工序。其實(shí)輪胎是車(chē)輛上的唯一接地部件，支撐和傳遞車(chē)輛的各種受力。車(chē)輛的操穩性、平順性等性能必須通過(guò)輪胎作為媒介才能體現出來(lái)，因此車(chē)輛設計時(shí)會(huì )對輪胎提出各種性能要求。輪胎使用性能要求一般包括：承載負荷性能、操縱穩定性、行駛安全性、附著(zhù)與牽引性能、耐久性、節能經(jīng)濟性、高速性能、乘坐舒適性、低噪聲性能等。

“充氣輪胎力學(xué)”主要是對輪胎結構與性能中所呈現出的力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究，是一個(gè)跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，因此需要兼具輪胎產(chǎn)品和力學(xué)兩門(mén)知識的專(zhuān)業(yè)人員結合起來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究。對于輪胎仿真工程師來(lái)說(shuō)，不僅需要對輪胎在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)狀況下所承受的各種作用力及其變形特性有所了解并掌握這方面的科學(xué)知識，還應該熟悉輪胎結構力學(xué)的基礎理論并應用之。

作為物理試驗研究方法的有效補充，有限元分析（FiniteElement Analysis，FEA）技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于輪胎的力學(xué)分析，它打破了傳統理論幾十年來(lái)停滯不前的局面，有利地促進(jìn)了結構設計理論的發(fā)展，使子午線(xiàn)輪胎結構設計向更精確的定量設計邁出了一大步。輪胎研發(fā)人員可以根據仿真結果在研發(fā)階段早期即對產(chǎn)品的一些性能進(jìn)行預估或驗證，定性或定量地新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品改進(jìn)，節省物理試驗的次數和成本，縮短研發(fā)周期，進(jìn)而增量企業(yè)的市場(chǎng)競爭力。

輪胎的主要材料是各種橡膠、輔以各種簾線(xiàn)，如鋼絲簾線(xiàn)、尼龍簾線(xiàn)、聚酯簾線(xiàn)等。橡膠材料具有非常復雜的材料性能，除了強烈的非線(xiàn)性性能以外，其還表現出一定的溫度相關(guān)性，時(shí)間相關(guān)性，粘彈性行為和Mullins效應。同時(shí)橡膠材料工作過(guò)程中都會(huì )經(jīng)歷大的變形，甚至部件自身的相互作用，因此橡膠材料的有限元分析具有相當的困難。

輪胎結構力學(xué)的有限元分析是一種典型的非線(xiàn)性組合問(wèn)題，需要考慮材料、幾何和邊界條件的各種非線(xiàn)性因素，因此通常會(huì )用到的商用有限元軟件為處理非線(xiàn)性問(wèn)題比較優(yōu)異的Abaqus和Marc，尤其是Abaqus，幾乎已經(jīng)成為領(lǐng)先輪胎企業(yè)研發(fā)人員的標配。對于純橡膠部件，Abaqus的橡膠材料本構非常完備，而對于簾線(xiàn)-橡膠復合部件，Abaqus也可以通過(guò)層合殼模型和加強筋模型進(jìn)行描述。Abaqus軟件的幫助文檔中更是具有完整的輪胎分析實(shí)例，是輪胎仿真工程師入門(mén)的絕佳利器。

Abaqus在輪胎有限元分析中的應用包含高速性能分析（胎肩部位應力分析等）、耐久性分析（胎圈應力分析、穩態(tài)/瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析等）、操控性分析（側偏性能分析等）、NVH分析（模態(tài)分析、剛度分析等）、磨耗性能分析（接地形狀、接地壓力分布等）、裝配性能分析（輪胎接觸壓力分布、裝配壓力等）等。

雖然輪胎有限元分析還存在一些問(wèn)題需要優(yōu)化解決，但是不可否認的是，有限元分析技術(shù)具有很多物理試驗不可替代的優(yōu)勢，并已經(jīng)成為輪胎產(chǎn)品研發(fā)的一種重要方法。