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达索系统Abaqus对于轮胎结构设计有何优势

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  • 来源:
  • 发布时间:2021-10-21
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【概要描述】作为物理试验研究方法的补充,有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)技术已经被广泛应用于轮胎的力学分析,它打破了传统理论几十年来停滞不前的局面,有利地促进了结构设计理论的发展,使子午线轮胎结构设计向更准确的定量设计迈出了一大步。轮胎研发人员可以根据仿真结果在研发阶段早期即对产品的一些性能进行预估或验证,定性或定量地新产品开发和老产品改进,降低物理试验的次数和成本,缩短研发周期,进而增强企业的市场竞争力。

达索系统Abaqus对于轮胎结构设计有何优势

【概要描述】作为物理试验研究方法的补充,有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)技术已经被广泛应用于轮胎的力学分析,它打破了传统理论几十年来停滞不前的局面,有利地促进了结构设计理论的发展,使子午线轮胎结构设计向更准确的定量设计迈出了一大步。轮胎研发人员可以根据仿真结果在研发阶段早期即对产品的一些性能进行预估或验证,定性或定量地新产品开发和老产品改进,降低物理试验的次数和成本,缩短研发周期,进而增强企业的市场竞争力。

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大多数人对轮胎的印象是一个黑色的、环形的、中空圆筒,且一般认为轮胎是低技术产品,并只根据价格决定是否购买。而懂得轮胎生产工艺或有机会参观生产车间的人则会了解,一条标准轿车子午线轮胎由十几种甚至二十多种部件构成,并且需要借助很多大型生产设备,具有非常复杂的工序。其实轮胎是车辆上的接地部件,支撑和传递车辆的各种受力。车辆的操稳性、平顺性等性能要通过轮胎作为媒介才能体现出来,因此车辆设计时会对轮胎提出各种性能要求。轮胎使用性能要求一般包括:承载负荷性能、操纵稳定性、行驶安全性、附着与牵引性能、耐久性、节能经济性、高速性能、乘坐舒适性、低噪声性能等。

 

“充气轮胎力学”主要是对轮胎结构与性能中所呈现出的力学问题进行研究,是一个跨学科的研究领域,因此需要兼具轮胎产品和力学两门知识的人员结合起来进行科学研究。对于轮胎仿真工程师来说,不仅需要对轮胎在静态和动态状况下所承受的各种作用力及其变形特性有所了解并掌握这方面的科学知识,还应该熟悉轮胎结构力学的基础理论并应用之。

 

作为物理试验研究方法的补充,有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)技术已经被广泛应用于轮胎的力学分析,它打破了传统理论几十年来停滞不前的局面,有利地促进了结构设计理论的发展,使子午线轮胎结构设计向更准确的定量设计迈出了一大步。轮胎研发人员可以根据仿真结果在研发阶段早期即对产品的一些性能进行预估或验证,定性或定量地新产品开发和老产品改进,降低物理试验的次数和成本,缩短研发周期,进而增强企业的市场竞争力。

 

轮胎的主要材料是各种橡胶,辅以各种帘线,如钢丝帘线、尼龙帘线、聚酯帘线等。橡胶材料具有非常复杂的材料性能,除了强烈的非线性性能以外,其还表现出一定的温度相关性,时间相关性,粘弹性行为和Mullins效应。同时橡胶材料工作过程中都会经历大的变形,甚至部件自身的相互作用,因此橡胶材料的有限元分析具有相当的困难。

 

轮胎结构力学的有限元分析是一种典型的非线性组合问题,需要考虑材料、几何和边界条件的各种非线性因素,处理非线性问题表现优异的有限元软件Abaqus几乎已经成为轮胎企业研发人员的标配。对于纯橡胶部件,Abaqus的橡胶材料本构非常完备,而对于帘线-橡胶复合部件,Abaqus也可以通过层合壳模型和加强筋模型进行描述。Abaqus软件的帮助文档中更是具有完整的轮胎分析实例,是轮胎仿真工程师入门的利器。

 

Abaqus在轮胎有限元分析中的应用包含高速性能分析(胎肩部位应力分析等)、耐久性分析(胎圈应力分析、稳态/瞬态温度场分析等)、操控性分析(侧偏性能分析等)、NVH分析(模态分析、刚度分析等)、磨耗性能分析(接地形状、接地压力分布等)、装配性能分析(轮胎接触压力分布、装配压力等)等。

 

虽然轮胎有限元分析还存在一些问题需要优化解决,但是不可否认的是,有限元分析技术具有很多物理试验不可替代的优势,并已经成为轮胎产品研发的一种重要方法。

 

 

基于3DEXPERIENCE平台的SMARTYRE解决方案

 

 

业内分析师预测,到2030年,全球车辆行驶里程将翻番,达到20万亿英里。随着电动车辆和自动驾驶车辆的移动性变化,轮胎需求很可能会随之增加。因此,轮胎制造商一直在寻求满足客户需求、优化其供应链、加快创新以保持竞争力、更好地管理原材料(性能和成本),以及通过降低生产成本来提高运营利润率。

 

SMARTYRE 解决方案使轮胎制造商可以在他们擅长的领域花更多时间:设计、验证和制造轮胎,并将自己转型为移动出行提供商。依托此解决方案,轮胎制造商可以串联材料科学、轮胎工程设计和制造等环节,形成一个闭环,从而消除企业摩擦,促进创新。

 

基于 3DEXPERIENCE® 平台,SMARTYRE解决方案使轮胎制造商能够准确地专注于集成设计和仿真环境、制造运营和材料管理。依托 SMARTYRE 解决方案,轮胎制造商可以在全球范围内占有一席之地 - 从设计到工业化,再到制造执行到服务和运营,业务遍地开花。

 

 

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