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逆向在輪胎建模仿真中的應(yīng)用

2020-10-26 10:34:14·  來源：誤入CAE的程序員  作者：朱淑強(qiáng)  
　
現(xiàn)在絕大的仿真都是正向的，即有專門的設(shè)計工程師提供基本的仿真輸入，例如CAD數(shù)據(jù)，材料屬性等。但輪胎這種橡膠制品，要想進(jìn)行仿真分析，必須需要詳盡的輪胎設(shè)
現(xiàn)在絕大的仿真都是正向的，即有專門的設(shè)計工程師提供基本的仿真輸入，例如CAD數(shù)據(jù)，材料屬性等。但輪胎這種橡膠制品，要想進(jìn)行仿真分析，必須需要詳盡的輪胎設(shè)計數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括：
輪胎截面設(shè)計CAD數(shù)據(jù)；
輪胎中橡膠材料的力學(xué)性能參數(shù)；
胎體中增強(qiáng)纖維的規(guī)格和力學(xué)參數(shù)；
胎體中鋼絲的規(guī)格和力學(xué)參數(shù)；
所有材料的密度；


圖1 子午線輪胎的典型結(jié)構(gòu)
總的來說，仿真需求的數(shù)據(jù)較多，并且很多數(shù)據(jù)都是屬于輪胎公司的設(shè)計機(jī)密，不會對外分享。尤其是國外的一些大牌的輪胎公司，比如大陸、固特異、普利司通等，主機(jī)廠想獲取這些參數(shù)進(jìn)行輪胎的建模仿真，基本是一口回絕，概不提供；國內(nèi)的一些輪胎公司還好一些，可以配合主機(jī)廠提供一些參數(shù)，共同提高輪胎的仿真和應(yīng)用水平。
但并不是輪胎公司不提供這些參數(shù)我們就做不了輪胎的仿真，只要有輪胎的實物，配合現(xiàn)在的逆向工程，就絕對可以得到你想要的任何參數(shù)。整個逆向過程大致可以參考以下流程：

圖2 輪胎逆向工程流程
輪胎測試。完整的輪胎首先對質(zhì)量、基本的直徑、寬度、慣量等進(jìn)行測試，也可以對基本的輪胎模態(tài)、力傳遞函數(shù)、cleat進(jìn)行測試，以后續(xù)應(yīng)用；


圖3 輪胎剖析結(jié)構(gòu)示意圖
剖析取樣。這個過程大致是剖析輪胎的基本結(jié)構(gòu)和組成，對主要部件成分進(jìn)行取樣；
實驗測試。該過程就是對取樣的部件進(jìn)行物理參數(shù)的測試，以及逆向獲取輪胎斷面CAD數(shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)處理。對測試的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理成為仿真的可輸入?yún)?shù)；
整理歸檔。略

通過以上一些逆向過程，就能對輪胎進(jìn)行建模和仿真。但這樣得到的輪胎的仿真結(jié)果，到底精度如何？能否滿足我們的使用需求？對此，我們專門做了一些研究。如表1所示，為某17寸輪胎的自由模態(tài)的仿真和實驗對比結(jié)果，從結(jié)果中可以看出，通過逆向獲取參數(shù)進(jìn)行輪胎的建模和仿真，誤差均在3%以內(nèi)，可以說精度是較高的，輪胎的仿真結(jié)果完全可以表現(xiàn)實物的動力學(xué)性能。


綜上，對于現(xiàn)在輪胎仿真的工程實際應(yīng)用，迫于輪胎公司無法提供仿真輸入?yún)?shù)，是可以采用逆向的方法來獲取的，并且其參數(shù)的應(yīng)用也完全達(dá)到仿真的精度要求！ 
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