[發明專利]一種使用虛擬輪輞的有限元輪胎仿真快速收斂方法、應用和程序產品

在審

• 申請號: 202210796680.7
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115081291A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 田穎;王文卓;潘思宇;馬垚;吳政奇
• 申請（專利權）人: 中策橡膠集團股份有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F30/15;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 杭州恒翌專利代理事務所(特殊普通合伙) 33298
• 代理人: 王從友

1.一種使用虛擬輪輞的有限元輪胎仿真快速收斂方法，其特征在于，該方法包括以下的步驟：

第一解析步驟：

1）建立帶輪輞輪胎2D軸對稱初始模型；

2）為初始模型定義橡膠材料模型及材料物性值；

3）為初始模型定義骨架結構及材料物性值；

3）充氣到指定工況氣壓，進行仿真；

4）根據仿真結果，識別充氣后輪胎與輪輞的接觸位置，將這些節點設立為節點集RIM-NODES，作為虛擬輪輞的輪廓；

第二解析步驟：

5）在第一解析步驟，輪輞與輪胎最終嵌合位置處，將虛擬輪輞與輪胎的相對位置進行完全約束；

6）在氣壓為0Kpa的載荷條件下，進行仿真；

7）導出此時輪胎上所有節點的節點坐標，并使用這些節點坐標更新初始模型，生成使用虛擬輪輞的2D軸對稱新模型；

第三解析步驟：

8）使用第二解析步驟生成的新模型，作為輪胎初始斷面結構模型，并將虛擬輪輞剛體化，設定剛體參考點；

9）根據指定工況進行進一步充氣及接地解析。

2.根據權利要求1所述的一種使用虛擬輪輞的有限元輪胎仿真快速收斂方法，其特征在于，步驟2）中定義的橡膠材料模型及材料物性值包括：楊氏模量、泊松比、膠料密度和膠料粘彈性系數；步驟3）中定義的骨架結構及材料物性值包括：簾線結構形狀、簾線直徑、簾線間距和角度。

3.根據權利要求1所述的一種使用虛擬輪輞的有限元輪胎仿真快速收斂方法，其特征在于，步驟9）所述的充氣及接地解析包括以下步驟：

2D充氣解析：

9.1）對虛擬輪輞進行完全約束；

9.2）充氣到指定工況氣壓；

3D接地解析：

9.3）將2D軸對稱充氣解析的結果傳輸到3D中，并旋轉生成3D輪胎模型；

9.4）建立路面剛體模型，并設定剛體參考點；

9.5）將路面與胎面進行接觸設定；

9.6）對路面施加指定工況載荷；

9.7）根據解析需求輸出相關物理量。

4.根據權利要求1所述的一種使用虛擬輪輞的有限元輪胎仿真快速收斂方法，其特征在于，步驟9）所述的充氣及接地解析包括以下步驟：

9.1）將2D軸對稱模型旋轉生成3D輪胎模型；

9.2）建立路面剛體模型，并設定剛體參考點；

9.3）將路面與胎面進行接觸設定；

9.4）對虛擬輪輞進行完全約束；

9.5）充氣到指定工況氣壓；

9.6）對路面施加指定工況載荷；

9.7）根據解析需求輸出相關物理量。

5.根據權利要求3或4所述的一種使用虛擬輪輞的有限元輪胎仿真快速收斂方法，其特征在于，輸出相關物理量包括：位移、應力、應變、接觸壓力、接觸面積、反力和能量密度。

6.根據權利要求1所述的一種使用虛擬輪輞的有限元輪胎仿真快速收斂方法，其特征在于，步驟3）所述的虛擬輪輞的輪廓為節點集RIM-NODES擬合成的曲線段。

7.權利要求1-6任意一項權利要求所述一種使用虛擬輪輞的有限元輪胎仿真快速收斂方法在輪胎有限元仿真中的應用；優選，所述輪胎包括全鋼子午胎、半鋼子午胎、斜交胎和工程胎。

8.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序以實現權利要求1-7任意一項權利要求所述方法。

9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被處理器執行時實現權利要求1-7任意一項權利要求所述方法。

10.一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被處理器執行時實現權利要求1-7任意一項權利要求所述方法。