[发明专利]一种轮胎变形模式对滚动阻力贡献的细化分析方法、设备和程序

说明书

本发明涉及轮胎计算机智能设计技术领域，尤其涉及一种轮胎变形模式对滚动阻力贡献的细化分析方法、设备和计算机程序。该方法包括以下的步骤：1）建立轮胎有限元模型，进行负载分析；2）提取轮胎一周处于相同位置不同角度的单元真实应力和应变值，利用100阶三角级数对σ，ε值进行拟合；3）利用拟合后的参数数据计算橡胶材料单元在对应变形模式下的能量损耗密度e；4）利用程序根据节点坐标及单元组成绘制轮胎断面单元网格图，根据各个单元在单一变形模式下的能量损耗密度值对单元进行不同颜色的填充。本发明实现对滚动阻力贡献较大部位的精准定位以及获得轮胎各个部位变形模式对滚动阻力的贡献，细化轮胎滚动阻力的分析。

技术领域

本发明涉及轮胎计算机智能设计技术领域，尤其涉及一种轮胎变形模式对滚动阻力贡献的细化分析方法、设备和计算机程序。

背景技术

随着欧洲轮胎标签法的实施、绿色轮胎的行业发展趋势以及电动汽车续航里程的需求，低滚动阻力轮胎早已成为轮胎行业的共识性追求，滚动阻力是衡量轮胎性能的关键指标之一，滚动阻力性能不达标则轮胎无法销售。影响轮胎滚动阻力的因素主要有材料、结构、路面条件和使用工况等，其中路面条件和使用工况属于不可控因素，对于轮胎设计工程师而言，结构和材料是调控轮胎滚动阻力的两个主要切入点。对轮胎滚动阻力的测量和评估主要有试验和有限元仿真方法，试验方法虽然能够准确获得轮胎滚动阻力值，但需制作轮胎并测试，成本高，周期长，并且无法获得轮胎内部变形状态，需要针对不同结构轮胎进行多次测试才能找到滚动阻力高或低的产生原因。与之相比的有限元仿真方法则成本低、周期短，而且能够直观的获得轮胎的变形和受力状态，便于分析结构和材料对轮胎变形及滚动阻力的影响。目前对轮胎滚动阻力的仿真分析研究主要关注于轮胎各个部件对其整体滚动阻力的占比，以及调整轮胎结构或材料之后的滚动阻力预测，然而，这对轮胎设计工程师的指导作用有限，还不能够精确定位轮胎滚动阻力较大的具体位置，例如轮胎胎面结构覆盖整个轮胎的行驶面，目前只能分析整个胎面的滚动阻力占比，而胎面中的哪个部分(胎面中央或胎面边部)贡献较大则无法判断。

同时，轮胎中橡胶材料的受力状态十分复杂，按照传统的力学分析则包含六个应变(应力)分量，目前的滚动阻力分析方法无法判断各种变形模式对轮胎各个部位的滚动阻力贡献，由此无法指导材料测试(计算滚动阻力一般需要测试橡胶材料的损耗正切值，损耗正切值与变形模式(拉伸或剪切)有关)，需要获得各个部位的滚动阻力贡献较大的主要变形模式，并根据变形模式测试材料的性能，这对轮胎材料设计工程师而言具有十分重要的指导作用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即目前对轮胎滚动阻力的仿真分析研究主要关注于轮胎各个部件对其整体滚动阻力的占比，以及调整轮胎结构或材料之后的滚动阻力预测，然而，这对轮胎设计工程师的指导作用有限，还不能够精确定位轮胎滚动阻力较大的具体位置，例如轮胎胎面结构覆盖整个轮胎的行驶面，目前只能分析整个胎面的滚动阻力占比，而胎面中的哪个部分(胎面中央或胎面边部)贡献较大则无法判断。同时，轮胎中橡胶材料的受力状态十分复杂，按照传统的力学分析则包含六个应变(应力)分量，目前的滚动阻力分析方法无法判断各种变形模式对轮胎各个部位的滚动阻力贡献，由此无法指导材料测试(计算滚动阻力一般需要测试橡胶材料的损耗正切值，损耗正切值与变形模式(拉伸或剪切)有关)。

进而提供一种轮胎变形模式对滚动阻力贡献的细化分析方法，实现对滚动阻力贡献较大部位的精准定位以及获得轮胎各个部位变形模式对滚动阻力的贡献，细化轮胎滚动阻力的分析。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种轮胎变形模式对滚动阻力贡献的细化分析方法，该方法包括以下的步骤：

1)建立轮胎有限元模型，进行负载分析：对轮胎的设计图纸(材料分布图)进行网格划分，赋予材料属性、施加额定的充气压力，进行充气分析，在充气分析的基础上，对轮胎施加额定载荷，进行轮胎负载分析，输出所有橡胶材料单元的应力和应变值；