轮胎力学特性仿真高精度有限元建模方法研究

为提高轮胎有限元仿真精度和更好满足高精度虚拟送样要求，提出一种轮胎逆向剖析方法；首先通过3D扫描获得轮胎断面，然后对轮胎进行断面切割，获取一段具有一定厚度的轮胎断面，并将其摆放在3D扫描结果的打印图纸上，使两者的断面轮廓很好贴合，再次扫描得到轮胎材料分布图。接着利用所获得的实际轮廓和从轮胎生产厂家取得的设计轮廓，通过绕轮心旋转获得3D有限元模型，进行静态工况的有限元仿真和实物轮胎试验；最后仿真对比了不同胎压下设计轮廓和实际轮廓的静态力学特性。结果表明：实际轮廓轮胎的径向刚度、侧向刚度和纵向刚度仿真精度分别达到99.2%、97.9%和98.2%，比设计轮廓分别提升了4.3、4.6和7.4百分点，但两种轮廓轮胎的扭转刚度差异很小；不同胎压下设计轮廓的轮胎各向刚度均大于实际轮廓，且两种轮廓轮胎的各向刚度皆随胎压的升高而增大。