仿真有限元分析赋能轮胎安全：从事故反思到研发革新

近日，一起车辆轮胎脱落引发的道路安全事故引发社会关注。在某高速公路路段，车辆行驶过程中轮胎突然脱落，失控的轮胎对周边人员及车辆安全造成威胁。此类事件虽属个案，但却折射出汽车安全领域不容忽视的潜在风险，为交通运输安全敲响了警钟。

从车辆技术原理分析，轮胎脱落通常由多重因素导致。机械结构方面，轮胎螺丝松动是最常见诱因。车辆长期行驶过程中，螺母受路面颠簸、震动等外力作用，可能出现松动现象，若未及时检查紧固，轮胎便会在行驶中逐渐脱离。同时，车辆超载超限、频繁急刹车或遭遇剧烈撞击等极端工况，会使轮胎承受超出设计极限的应力，导致固定部件疲劳断裂。此外，车辆日常维护缺失，未能及时更换老化的螺丝、螺母，也会降低轮胎连接的稳固性。

在汽车研发制造环节，仿真分析技术已成为保障轮胎安全的重要手段。在结构仿真分析领域，工程师利用有限元方法将轮胎结构离散为众多微小单元，通过模拟车辆在不同行驶状态（如急加速、急转弯、过减速带）下的力学行为，精确计算轮胎与轮毂连接部位、胎体帘线层等关键结构的应力分布。例如，通过仿真发现重载卡车轮胎在长时间颠簸路面行驶时，胎圈部位易出现应力集中，进而优化胎圈钢丝的缠绕角度和橡胶配方，增强胎圈与轮毂的结合强度，降低轮胎脱落风险。同时，结构仿真还可模拟轮胎在不同温度环境下的热胀冷缩效应，提前预测因温度变化导致的部件尺寸变形对连接稳定性的影响。

热仿真分析在轮胎研发中同样关键。轮胎在高速行驶或频繁制动时，会因摩擦生热导致温度急剧升高，过高的温度不仅会加速橡胶老化，还可能使帘线材料强度下降，影响轮胎整体性能。通过热仿真技术，工程师可以模拟轮胎在不同工况下的温度场分布，分析热量产生、传导和散发的路径。例如，在夏季高温环境下，仿真结果可能显示轮胎肩部因散热不畅温度过高，研发人员据此优化轮胎花纹设计，增加散热沟槽，或改进橡胶配方，提高材料的导热性能，确保轮胎在长时间使用中保持稳定的结构强度和抓地性能。

流体仿真分析则聚焦于轮胎与路面、空气之间的相互作用。通过建立轮胎与周围流体（空气、雨水等）的耦合模型，模拟车辆在高速行驶时轮胎表面的空气动力学特性，优化胎面花纹形状和轮廓，降低滚动阻力和空气噪声。在雨天行驶场景下，流体仿真可分析水流在轮胎表面的流动路径和排水效率，帮助设计更高效的排水沟槽，防止水滑现象的发生，提升轮胎在湿滑路面的抓地力。此外，流体仿真还可模拟泥浆、砂石等复杂路况下轮胎的通过性，为越野轮胎等特殊产品的研发提供数据支持。

轮胎作为车辆与地面接触的唯一部件，其安全性能直接关系到行车安全。汽车制造商需持续强化轮胎安全设计，采用高强度合金材料提升螺栓韧性，优化轮毂卡槽结构增强锁紧效果。同时，将轮胎安全监测系统纳入标配，实时监测轮胎压力、温度及螺栓紧固状态，通过智能预警提示驾驶员及时处置隐患。

对广大驾驶员而言，养成定期检查轮胎的习惯至关重要。每次出车前应检查轮胎气压、外观磨损及螺丝紧固情况，避免在轮胎存在裂纹、鼓包等隐患时上路行驶。定期对车辆进行专业维保，及时更换达到使用寿命的轮胎与老化部件，杜绝超载、超速等违规行为。

道路交通安全需要全社会共同维护。此次事件警示我们，汽车安全是一项系统工程，既需要车企在技术研发上精益求精，也需要驾驶员强化安全意识。唯有多方协同发力，才能有效降低类似风险，守护道路出行安全。