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逆向在轮胎建模仿真中的应用

2020-10-26 10:34:14·  来源：误入CAE的程序员  作者：朱淑强  
　
现在绝大的仿真都是正向的，即有专门的设计工程师提供基本的仿真输入，例如CAD数据，材料属性等。但轮胎这种橡胶制品，要想进行仿真分析，必须需要详尽的轮胎设
现在绝大的仿真都是正向的，即有专门的设计工程师提供基本的仿真输入，例如CAD数据，材料属性等。但轮胎这种橡胶制品，要想进行仿真分析，必须需要详尽的轮胎设计数据，这些数据包括：
轮胎截面设计CAD数据；
轮胎中橡胶材料的力学性能参数；
胎体中增强纤维的规格和力学参数；
胎体中钢丝的规格和力学参数；
所有材料的密度；


图1 子午线轮胎的典型结构
总的来说，仿真需求的数据较多，并且很多数据都是属于轮胎公司的设计机密，不会对外分享。尤其是国外的一些大牌的轮胎公司，比如大陆、固特异、普利司通等，主机厂想获取这些参数进行轮胎的建模仿真，基本是一口回绝，概不提供；国内的一些轮胎公司还好一些，可以配合主机厂提供一些参数，共同提高轮胎的仿真和应用水平。
但并不是轮胎公司不提供这些参数我们就做不了轮胎的仿真，只要有轮胎的实物，配合现在的逆向工程，就绝对可以得到你想要的任何参数。整个逆向过程大致可以参考以下流程：

图2 轮胎逆向工程流程
轮胎测试。完整的轮胎首先对质量、基本的直径、宽度、惯量等进行测试，也可以对基本的轮胎模态、力传递函数、cleat进行测试，以后续应用；


图3 轮胎剖析结构示意图
剖析取样。这个过程大致是剖析轮胎的基本结构和组成，对主要部件成分进行取样；
实验测试。该过程就是对取样的部件进行物理参数的测试，以及逆向获取轮胎断面CAD数据；
数据处理。对测试的实验数据进行处理，处理成为仿真的可输入参数；
整理归档。略

通过以上一些逆向过程，就能对轮胎进行建模和仿真。但这样得到的轮胎的仿真结果，到底精度如何？能否满足我们的使用需求？对此，我们专门做了一些研究。如表1所示，为某17寸轮胎的自由模态的仿真和实验对比结果，从结果中可以看出，通过逆向获取参数进行轮胎的建模和仿真，误差均在3%以内，可以说精度是较高的，轮胎的仿真结果完全可以表现实物的动力学性能。


综上，对于现在轮胎仿真的工程实际应用，迫于轮胎公司无法提供仿真输入参数，是可以采用逆向的方法来获取的，并且其参数的应用也完全达到仿真的精度要求！ 
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