一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法及装置与流程

1.本发明涉及轮胎有限元仿真技术领域，尤其涉及一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法及装置。


背景技术：

2.有限元仿真分析因计算机应用的高速发展也得到了急速的推广，尤其是在工业应用的前期开发中扮演着不可或缺的角色。在轮胎的设计与开发阶段同样存在有限元仿真分析的身影，轮胎有限元仿真分析是一个较为复杂的数学计算过程，在得到分析结果前需要进行前处理、后处理两大部分，在前处理中有模型处理、材料参数设定、边界条件设定等过程，其中模型处理占据了大量的前处理时间，主要是因为模型处理中的有限元网格的质量直接关乎分析结果收敛与否，要想得到结果必须实现有限元分析收敛，只有保证分析结果收敛才能表明所进行的有限元分析是可接受的，才可提取出想要的结果，结果不收敛导致无法得到最终结果，因此需要按照一定的网格划分标准与规则对轮胎材料分布图进行分区网格处理。
3.根据轮胎使用市场的反馈与轮胎有限元仿真经验，在胎圈钢丝与轮辋间的部分存在复杂的层间剪切、胎体帘线受拉受压等力学特性，在高压高载的使用工况下此部分容易出现子口包布断、胎体断等问题，在轮胎有限元仿真分析中多数结果不收敛的情况也均与胎圈部网格有关。
4.从当前的有限元仿真分析结果来看，尤其是三维轮胎加载受力分析时，胎圈部网格变形过大或过度扭曲会导致超出运算迭代范围而无法得到仿真结果，这样需要仿真人员调整胎圈部网格重新进行仿真计算。整个过程因结果不收敛发生了成倍资源的浪费，同时仿真人员的重复操作可能影响其工作效率；相反地，一个良好的网格处理方法将能大大提高最终结果的收敛可能性，保证和提高仿真分析效率。
5.因此，需要开发更有效、更便捷的轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法来减缓或杜绝以上情况的发生。


技术实现要素：

6.本发明提供一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法及装置，以提高轮胎仿真分析效率，节约仿真计算资源。
7.根据本发明的一个实施例，提供了一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法，包括如下步骤：
8.步骤1、识别出轮胎材料分布图左右两侧的胎圈部位；
9.步骤2、在胎圈部位添加辅助分割线，添加辅助分割线的具体方法是：
10.以所述胎圈部位的钢丝圈中心点作水平线和垂线，由水平线和垂线分割所述胎圈部位胎体的下部左侧为胎圈部位胎体反包外段，下部右侧为胎圈部位胎体反包内段；
11.步骤3、对所述胎圈部位胎体反包外段和所述胎圈部位胎体反包内段进行等分，具
体的等分方法是：
12.在胎体内侧边线上设置等分点，从胎体内侧边线上的等分点穿过胎体线向胎体外侧边线作垂虚线，其中，胎体线位于胎体内侧边线与胎体外侧边线之间；
13.步骤4、将所述胎圈部位胎体反包外段上的垂虚线与胎体线的交点沿着胎体线向左上拉伸，将所述胎圈部位胎体反包内段上的垂虚线与胎体线的交点沿着胎体线向右上拉伸，所述胎圈部位胎体反包外段与所述胎圈部位胎体反包内段之间的垂虚线保持不变。
14.可选地，所述各垂虚线间距与胎体宽度的比值在1～2之间。
15.可选地，所述胎圈部位胎体反包外段上的垂虚线弯折形成的夹角角度和所述胎圈部位胎体反包内段上的垂虚线弯折形成的夹角角度在120
°
～180
°
之间。
16.根据本发明的另一个实施例，还提供了一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分装置，包括：
17.识别模块，用于识别出轮胎材料分布图左右两侧的胎圈部位；
18.第一划分模块，用于以所述胎圈部位的钢丝圈中心点作水平线和垂线，由水平线和垂线分割所述胎圈部位胎体的下部左侧为胎圈部位胎体反包外段，下部右侧为胎圈部位胎体反包内段；
19.第二划分模块，用于在胎体内侧边线上设置等分点，从胎体内侧边线上的等分点穿过胎体线向胎体外侧边线作垂虚线，其中，胎体线位于胎体内侧边线与胎体外侧边线之间；
20.拉伸模块，用于将所述胎圈部位胎体反包外段上的垂虚线与胎体线的交点沿着胎体线向左上拉伸，将所述胎圈部位胎体反包内段上的垂虚线与胎体线的交点沿着胎体线向右上拉伸，所述胎圈部位胎体反包外段与所述胎圈部位胎体反包内段之间的垂虚线保持不变。
21.可选地，可选地，所述各垂虚线间距与胎体宽度的比值在1～2之间。
22.可选地，所述胎圈部位胎体反包外段上的垂虚线弯折形成的夹角角度和所述胎圈部位胎体反包内段上的垂虚线弯折形成的夹角角度在120
°
～180
°
之间。
23.根据本发明的另一个实施例，还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；
24.所述存储器存储计算机执行指令；
25.所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行前述轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法。
26.根据本发明的另一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现前述轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法。
27.本发明提供的本发明提供一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法及装置，首先识别出轮胎材料分布图左右两侧的胎圈部位，然后在胎圈部位添加辅助分割线将胎圈部位下部划分为胎体反包外段和胎体反包内段，在所述胎圈部位添加垂虚线对所述胎圈部位胎体反包外段和所述胎圈部位胎体反包内段进行等分，最后对所述胎圈部位胎体反包外段和所述胎圈部位胎体反包内段的垂虚线进行拉伸变换。本发明方案能够减少或杜绝目前在轮胎有限元仿真分析中胎圈部位胎体网格过度扭曲导致仿真结果不收敛而无法
获得结果的情况，能够大大提高轮胎仿真分析结果可收敛性，以此来保证整体的仿真分析效率；同时，良好的初始网格使得仿真迭代更快进而进一步提高仿真的速度，节省计算的资源与时间成本，对轮胎产品设计与优化周期的缩短具有重要意义。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本公开实施例一提供的一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法的流程示意图；
30.图2为轮胎材料分布图全局示意图；
31.图3为本发明的胎圈胎体网格划分示意图；
32.图4为胎圈胎体处二维网格优化前未充气示意图；
33.图5为胎圈胎体处二维网格优化前充气后示意图；
34.图6为胎圈胎体处二维网格优化后未充气示意图；
35.图7为胎圈胎体处二维网格优化后充气后示意图；
36.图8为本公开实施例二提供的一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分装置的结构示意图；
37.图9为本公开实施例三提供的一种电子设备的结构示意图。
38.附图标记说明：ⅰ胎圈部位胎体反包外段、ⅱ胎圈部位胎体反包内段、l1水平线、l2垂线、l3胎体内侧边线、l4胎体线、l5胎体外侧边线、α胎体反包外段垂虚线夹角、β胎体反包内段垂虚线夹角、a轮胎上模部分、b轮胎下模部分、c钢丝圈中心点、1胎体、2胎圈部位。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本公开，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分而非全部结构。
40.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
41.下述各实施例中，每个实施例中同时提供了可选特征和示例，实施例中记载的各个特征可进行组合，形成多个可选方案，不应将每个编号的实施例仅视为一个技术方案。
42.在有限元软件中，如果单元(单个网格)过度扭曲，容易导致当前分析结果与实际不匹配的情况，进而会进入子迭代运算。原来的增量步长，耗费时间短，一旦进入子迭代运算那么会自动减小增量步，那么就会牺牲时间，直到达到可接受的结果再向后运算，直到恢复到原来的增量步长继续计算。如果子增量步也不能满足要求，一直到超出系统允许范围
后就会退出计算，这也就是未收敛。
43.针对目前的问题，发明人研究发现，通过改进胎圈部位胎体网格划分方法，对胎圈部位胎体网格进行优化以得到更好的网格，可以提高有限元分析的迭代速度进而提高其收敛速度。
44.实施例一
45.图1为本公开实施例一提供的一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法的流程示意图，本实施例的执行主体为轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分装置，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于服务器或者终端中，如图1-3所示，本公开实施例提供的一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法，包括如下步骤：
46.步骤1、识别出轮胎材料分布图左右两侧的胎圈部位；
47.本实施例中，因为轮胎在材料分布上为对称图形，只需获取轮胎材料分布图上模部分a和下模部分b的胎圈部位2。
48.步骤2、在胎圈部位添加辅助分割线，添加辅助分割线的具体方法是：
49.以所述胎圈部位2的钢丝圈中心点c作水平线l1和垂线l2，由水平线l1和垂线l2分割所述胎圈部位胎体的下部左侧为胎圈部位胎体反包外段ⅰ，下部右侧为胎圈部位胎体反包内段ⅱ。
50.步骤3、对所述胎圈部位胎体反包外段和所述胎圈部位胎体反包内段进行等分，具体的等分方法是：
51.在胎体内侧边线l3上设置等分点，从胎体内侧边线l3上的等分点穿过胎体线l4向胎体外侧边线l5作垂虚线，其中，胎体线l4位于胎体内侧边线l3与胎体外侧边线l5之间。
52.优选的，所述各垂虚线间距与胎体宽度的比值在1～2之间。
53.经过有限元仿真的多次验证后，将各垂虚线间距与胎体宽度的比值设置在1～2之间可以大大提高结果收敛性。
54.步骤4、对各垂虚线沿胎体线做拉伸变换，具体的拉伸方法如下：
55.将所述胎圈部位胎体反包外段ⅰ上的垂虚线与胎体线l4的交点沿着胎体线l4向左上拉伸，拉伸后垂虚线弯折形成的夹角为胎体反包外段垂虚线夹角α，将所述胎圈部位胎体反包内段ⅱ上的垂虚线与胎体线l4的交点沿着胎体线l4向右上拉伸，拉伸后垂虚线弯折形成的夹角为胎体反包内段垂虚线夹角β，所述胎圈部位胎体反包外段ⅰ与所述胎圈部位胎体反包内段ⅱ之间的垂虚线保持不变。
56.优选的，胎体反包外段垂虚线夹角α和胎体反包内段垂虚线夹角β在120
°
～180
°
之间。
57.经过有限元仿真的多次验证后，将胎体反包外段垂虚线夹角α和胎体反包内段垂虚线夹角β设置在120
°
～180
°
之间可使二维有限元分析后的网格更好地满足三维有限元仿真对网格质量的要求，能够减少初始网格的扭曲度。
58.如图4-7所示，对网格优化前后的轮胎进行二维充气仿真对比，优化前二维充气仿真之后得到网格边角角度最小为48
°
，最大为144
°
，这样的胎圈部位网格边角角度在三维加载仿真过程中极易出现分析不收敛情况，经本发明的优化后，胎体反包外段垂虚线夹角α与胎体反包内段垂虚线夹角β的值在150
°
左右，二维充气仿真之后得到的网格边角角度在86
°
～90
°
之间，这将极大地利于后期三维加载仿真计算。
59.实施例二
60.图8为本公开实施例二提供的一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分装置的结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本公开实施例相关的部分。参照图8，所述轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分装置包括：
61.识别模块21，用于识别出轮胎材料分布图左右两侧的胎圈部位；
62.第一划分模块22，用于以所述胎圈部位的钢丝圈中心点作水平线和垂线，由水平线和垂线分割所述胎圈部位胎体的下部左侧为胎圈部位胎体反包外段，下部右侧为胎圈部位胎体反包内段；
63.第二划分模块23，用于在胎体内侧边线上设置等分点，从胎体内侧边线上的等分点穿过胎体线向胎体外侧边线作垂虚线，其中，胎体线位于胎体内侧边线与胎体外侧边线之间；
64.拉伸模块24，用于将所述胎圈部位胎体反包外段上的垂虚线与胎体线的交点沿着胎体线向左上拉伸，将所述胎圈部位胎体反包内段上的垂虚线与胎体线的交点沿着胎体线向右上拉伸，所述胎圈部位胎体反包外段与所述胎圈部位胎体反包内段之间的垂虚线保持不变。
65.可选地，所述各垂虚线间距与胎体宽度的比值在1～2之间。
66.可选地，所述胎圈部位胎体反包外段上的垂虚线弯折形成的夹角角度和所述胎圈部位胎体反包内段上的垂虚线弯折形成的夹角角度在120
°
～180
°
之间。
67.实施例三
68.图9为本公开实施例三提供的一种电子设备的结构示意图，如图9所示，本实施例的电子设备30可以包括：存储器31、处理器32。
69.存储器31，用于存储计算机程序(如实现上述一种轮胎有限元分析用胎圈部位胎体网格划分方法的应用程序、功能模块等)、计算机指令等；
70.上述的计算机程序、计算机指令等可以分区存储在一个或多个存储器31中。并且上述的计算机程序、计算机指令、数据等可以被处理器32调用。
71.处理器32，用于执行存储器31存储的计算机程序，以实现上述实施例涉及的方法中的各个步骤。
72.具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。
73.存储器31和处理器32可以是独立结构，也可以是集成在一起的集成结构。当存储器31和处理器32是独立结构时，存储器31、处理器32可以通过总线33耦合连接。
74.本实施例的一种电子设备可以执行前述方法实施例中的技术方案，其具体实现过程和技术原理参见方法实例中的相关描述，此处不再赘述。
75.此外，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当用户设备的至少一个处理器执行该计算机执行指令时，用户设备执行上述各种可能的方法。
76.其中，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部
分。处理器和存储介质可以位于asic中。另外，该asic可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。
77.本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
78.此外，本技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上的环境灯控制方法的方案。
79.以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
80.此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
81.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的实施例形式。