一种轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法与流程

本发明属于轮胎花纹设计，尤其涉及一种轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法。

背景技术：

1、对于竞品轮胎或无设计图纸轮胎，想要采用有限元仿真分析方法进行轮胎性能仿真模拟，需要获得轮胎的花纹样式和断面形状，然后建立轮胎有限元模型，进行轮胎性能仿真分析。轮胎断面形状可以采用轮胎常用设备断面切割机进行断面切割，然后采用轮胎扫描设备进行断面扫描，得到断面图，然后通过cad临摹得到。而轮胎花纹的获得比较复杂，采用目前先进的3d扫描技术得到的外形在进行网格划分时需要进行专用软件进行处理，操作复杂，设备费用较高，通用性不强。

2、另外想要得到轮胎整体花纹样式图费时费力，需要将整条轮胎的花纹图进行拓印，操作过程复杂，耗时耗力，后期轮胎建模时间也很长。在保证效率和精度的前提下，如何找到一种能省时省力，并且仿真分析结果和轮胎实际测试结果相近的方法，显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法，该建模方法精度较高，具有很好的适用性和操作性，并且方法简单，成本低。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法，包括如下步骤：

3、1)测量轮胎外周长，记为s；并读取轮胎整个周圈的节距数，记为n；

4、2)计算轮胎整个周圈各节距的平均长度l，其中l＝s/n；

5、3)量取轮胎周圈上任意一个节距的长度，记为li；

6、4)计算l与li的比值p为：p＝l/li；

7、5)将上述选取的长度为li的节距进行拓印，并将得到的拓印图导入cad进行临摹绘制，得到花纹拓印二维cad花纹节距图；

8、6)将得到的花纹拓印二维cad花纹节距图进行纵向尺寸缩放，缩放比例为p，得到二维等效花纹块；

9、7)进行轮胎断面扫描，并导入cad进行临摹，得到轮胎材料分布图，绘制花纹分割线，分为基体部分和花纹部分；

10、8)将二维等效花纹块导入三维实体建模软件进行花纹块建模，根据花纹分割线位置，采用创成式外形设计模块进行拉伸，修剪、分割命令建立轮胎花纹模型图；其中，花纹沟深根据实际轮胎深度进行建模；

11、9)将建模好的轮胎花纹模型图进行二维、三维网格划分，得到单节距三维网格花纹块；

12、10)将单节距三维网格花纹块进行360°旋转阵列，得到节距数为n的完整轮胎花纹模型。

13、优选的，步骤3)中所述任意一个节距包括一个完整的花纹块及与该花纹块相邻的一条边界沟，并以边界沟边为起点到下一个边界沟边相同的位置为终点。

14、优选的，边界沟的选择方法为：若p≥1，则选择与花纹块相邻的尺寸小的边界沟；若p＜1，则选择与花纹块相邻的尺寸大的边界沟。

15、优选的，步骤5)中进行拓印时，拓印范围超出花纹节距块的范围。

16、优选的，步骤5)中导入cad进行临摹绘制时花纹块的沟宽参照实际轮胎进行调整，将花纹图上的转折点的位置，进行量取绘制。

17、优选的，将调整完成的二维cad花纹节距图进行节距切割，进行切割时，沿着花纹走势进行切割，切割的范围要包含花纹块里面的沟，切割长度为li，两侧切割线要相互平行。

18、优选的，步骤8)中建立轮胎花纹模型图时，花纹沟深根据实际轮胎深度进行建模。

19、优选的，步骤9)中进行二维网格划分时，建立花纹块的一侧为前截面，前截面采用规整四边形网格为主，无法采用四边形网格的采用三角形网格过渡；然后将前截面复制平移到后截面。

20、优选的，选择除前截面和后截面以外的花纹外表面，进行四边形网格划分，无法采用四边形网格划分的采用三角形网格过渡。

21、优选的，将面网格生成体网格c3d8h和c3d6h网格；所述面网格为四边形网格和三角形网格。

22、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

23、本发明提供的轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法，通过等效节距块的方式进行选取单节距，然后进行轮胎花纹建模及网格划分得到完整等效花纹块轮胎花纹模型，能够减少网格建模时节距划分数量，节省时间，只需要建立等效的花纹块的网格模型。且适用范围广，可选拓印材料多种多样，只要能拓出印迹即可，任何有花纹轮胎都可使用，不限规格，拓印节距选择灵活。

24、本发明提供的等效节距的建模方法，仿真和测试数据相似度较高，提高仿真分析精度。

25、本发明提供的轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法，能够解决现有竞品轮胎花纹或者无设计图纸花纹获得方法复杂、获得方法成本高、可操作性差及需要设备投入成本问题。

技术特征：

1.一种轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，步骤3)中所述任意一个节距包括一个完整的花纹块及与该花纹块相邻的一条边界沟，并以边界沟边为起点到下一个花纹沟边相同的位置为终点。

3.根据权利要求2所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，边界沟的选择方法为：若p≥1，则选择与花纹块相邻的尺寸小的边界沟；若p＜1，则选择与花纹块相邻的尺寸大的边界沟。

4.根据权利要求1所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，步骤5)中进行拓印时，拓印范围超出花纹节距块的范围。

5.根据权利要求4所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，步骤5)中导入cad进行临摹绘制时花纹块的沟宽参照实际轮胎进行调整，将花纹图上的转折点的位置，进行量取绘制。

6.根据权利要求5所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，将调整完成的二维cad花纹节距图进行节距切割，进行切割时，沿着花纹走势进行切割，切割的范围要包含花纹块里面的沟，切割长度为li，两侧切割线要相互平行。

7.根据权利要求1所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，步骤8)中建立轮胎花纹模型图时，花纹沟深根据实际轮胎深度进行建模。

8.根据权利要求1所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，步骤9)中进行二维网格划分时，建立花纹块的一侧为前截面，前截面采用规整四边形网格为主，无法采用四边形网格的采用三角形网格过渡；然后将前截面复制平移到后截面。

9.根据权利要求8所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，选择除前截面和后截面以外的花纹外表面，进行四边形网格划分，无法采用四边形网格划分的采用三角形网格过渡。

10.根据权利要求9所述的等效花纹块建模方法，其特征在于，将面网格生成体网格c3d8h和c3d6h网格；所述面网格为四边形网格和三角形网格。

技术总结
本发明提出了一种轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法，属于轮胎花纹设计技术领域。本发明提供的轮胎有限元仿真分析拓印花纹等效花纹块建模方法，通过等效节距块的方式进行选取单节距，然后进行轮胎花纹建模及网格划分得到完整等效花纹块轮胎花纹模型。本发明提供的建模方法精度较高，具有很好的适用性和操作性，并且方法简单，成本低。

技术研发人员：史彩霞,孟照宏,张春颖,李福香,杨萌,高同舜,王天石,刘连波,苏明,韩奉进,黄瑞娇
受保护的技术使用者：青岛双星轮胎工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15