大多數(shù)人對輪胎的印象是一個黑色的、環(huán)形的、中空圓筒，且一般認為輪胎是低技術產(chǎn)品，并只根據(jù)價格決定是否購買。而懂得輪胎生產(chǎn)工藝或有機會參觀生產(chǎn)車間的人則會了解，一條標準轎車子午線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。其實輪胎是車輛上的唯一接地部件，支撐和傳遞車輛的各種受力。車輛的操穩(wěn)性、平順性等性能必須通過輪胎作為媒介才能體現(xiàn)出來，因此車輛設計時會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(wěn)定性、行駛安全性、附著與牽引性能、耐久性、節(jié)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”主要是對輪胎結構與性能中所呈現(xiàn)出的力學問題進行研究，是一個跨學科的研究領域，因此需要兼具輪胎產(chǎn)品和力學兩門知識的專業(yè)人員結合起來進行科學研究。對于輪胎仿真工程師來說，不僅需要對輪胎在靜態(tài)和動態(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知識，還應該熟悉輪胎結構力學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）技術已經(jīng)被廣泛應用于輪胎的力學分析，它打破了傳統(tǒng)理論幾十年來停滯不前的局面，有利地促進了結構設計理論的發(fā)展，使子午線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(jù)仿真結果在研發(fā)階段早期即對產(chǎn)品的一些性能進行預估或驗證，定性或定量地新產(chǎn)品開發(fā)和老產(chǎn)品改進，節(jié)省物理試驗的次數(shù)和成本，縮短研發(fā)周期，進而增量企業(yè)的市場競爭力。

輪胎的主要材料是各種橡膠、輔以各種簾線，如鋼絲簾線、尼龍簾線、聚酯簾線等。橡膠材料具有非常復雜的材料性能，除了強烈的非線性性能以外，其還表現(xiàn)出一定的溫度相關性，時間相關性，粘彈性行為和Mullins效應。同時橡膠材料工作過程中都會經(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?shù)睦щy。

輪胎結構力學的有限元分析是一種典型的非線性組合問題，需要考慮材料、幾何和邊界條件的各種非線性因素，因此通常會用到的商用有限元軟件為處理非線性問題比較優(yōu)異的Abaqus和Marc，尤其是Abaqus，幾乎已經(jīng)成為領先輪胎企業(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-橡膠復合部件，Abaqus也可以通過層合殼模型和加強筋模型進行描述。Abaqus軟件的幫助文檔中更是具有完整的輪胎分析實例，是輪胎仿真工程師入門的絕佳利器。

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(wěn)態(tài)/瞬態(tài)溫度場分析等）、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題需要優(yōu)化解決，但是不可否認的是，有限元分析技術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。