针对充气轮胎爆胎这一高危险性结构缺陷,各大轮胎公司和学者开始着力于设计摒弃压缩空气的非充气轮胎。非充气轮胎的可变形支撑体支撑整车质量并提供缓冲性,但存在应力集中现象,并且在交变应力作用下,易发生疲劳破坏。本文围绕非充气轮胎疲劳失效问题,从轮胎静态力学特性分析、疲劳寿命分析、结构参数对轮胎性能影响分析以及结构优化设计四个方面开展工作,具体内容如下:(1)仿照蜘蛛网结构特点,对标195/50R16规格充气轮胎结构尺寸,提出一种网状柔辐式非充气车轮。建立网状柔辐式非充气车轮的三维几何模型和数值仿真模型,并对其进行静态承载特性分析,探究网状柔辐式非充气车轮的应力、应变、应变能密度、接地应力分布及变化规律。(2)基于裂纹扩展理论,对网状柔辐式非充气车轮的疲劳寿命进行预测。以应变能密度为评价指标,判定网状柔辐式非充气车轮的疲劳破坏位置;基于全局-局部模型技术,构建裂纹模型;求解裂纹尖端的围道积分,并进一步获取车轮的疲劳表征参量——能量释放率;基于Thomas裂纹扩展模型的疲劳公式,计算获得网状柔辐式非充气车轮的疲劳寿命。(3)针对网状柔辐式非充气车轮的结构特点,选取影响车轮性能的主要结构参数——侧辐板曲率、侧辐板数量、侧辐板厚度和胎面厚度,以承载能力、疲劳寿命和接地应力分布均匀程度为影响目标,定量分析各结构参数对网状柔辐式非充气车轮性能的影响规律。(4)基于正交试验法,对网状柔辐式非充气车轮进行结构优化。基于结构参数对网状柔辐式非充气车轮性能的影响规律,建立四因素三水平正交试验。以承载能力、疲劳寿命和接地应力分布均匀程度为优化目标,进行网状柔辐式非充气车轮的多目标结构优化设计。结果表明:最优水平组合为侧辐板曲率1/25;侧辐板数量42;侧辐板厚度3.5mm;胎面厚度22mm。