【摘 要】
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随着欧盟新轮胎标签法实施为轮胎企业带来的新的考验,优良的滑水和抓地性能已经成为企业研发过程中考虑的重要因素。为了满足不同用户对轮胎性能的需求,子午线轮胎的花纹需要被设计成各种复杂结构,同时需要对新产品的性能进行评价,但是轮胎滑水和抓地性能的试验条件苛刻、成本高。因此在计算机软硬件成熟的今天,通过有限元仿真分析的途径建立性能分析的数值模型,对轮胎的性能做出评判,对于促进轮胎花纹设计优化具有重要的指导
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51775159）
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随着欧盟新轮胎标签法实施为轮胎企业带来的新的考验,优良的滑水和抓地性能已经成为企业研发过程中考虑的重要因素。为了满足不同用户对轮胎性能的需求,子午线轮胎的花纹需要被设计成各种复杂结构,同时需要对新产品的性能进行评价,但是轮胎滑水和抓地性能的试验条件苛刻、成本高。因此在计算机软硬件成熟的今天,通过有限元仿真分析的途径建立性能分析的数值模型,对轮胎的性能做出评判,对于促进轮胎花纹设计优化具有重要的指导意义。除此之外,采用Python语言通过Abaqus开放的接口,开发有限元模型前处理插件,可以实现欧拉模型的参数化构建及有限元分析模型的快速创建。首先,建立了带有花纹的三维轮胎模型,在构建过程中将胎面花纹与轮胎胎体单独建模,之后通过绑结得到完整轮胎。采用Lagrange法模拟轮胎在仿真分析过程中的运动状态,采用Yeoh本构模型模拟橡胶材料,采用Rebar单元模拟橡胶-帘线材料。根据CEL法建立轮胎-水流流固耦合分析模型,采用Euler法模拟水流,采用流体体积法（VOF）进行水流自由表面的构建,以弱耦合的方式传递流固两相耦合面上的信息。从经验公式、轮胎-路面接地面积、轮胎-路面法向作用力三个方面对模型的有效性进行验证。然后,根据轮胎滑水和抓地性能分析的要求,分别对轮胎滑水、抓地性能有限元分析模型设定边界条件并建立相应的轮胎滑水、抓地性能有限元仿真分析模型,分析充气压力、车辆负载、水膜厚度对轮胎滑水及抓地性能的影响。最后,基于Abaqus软件开放的二次开发接口,结合Python语言采用RSG构造器的方式构建轮胎滑水和抓地性能有限元分析插件,与经过有效性验证的手工创建的有限元分析模型的结果进行对比,表明了插件创建模型的有效性。
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