abaqus輪胎變形
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus輪胎變形的視頻教程
ABAQUS橡膠網格大變形分析mapsolution功能的用法（三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形問題）
使用ABAQUS中的map solution功能，將大變形拆分成小變形，再通過手動重新劃分網格，數值傳遞，以解決橡膠材料大變形造成的網格畸變不收斂問題，本教程只需要一個插件即可，無需學習其它網格劃分軟件。 本課程的案例為：三維橡膠啞鈴試樣拉伸大變形有限元分析，將介紹模型的建立思想以及具體操作方法，map solution解決大變形問題，數據的拼合，導出（應力應變云圖，力位移曲線等）。
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abaqus實例-051-輪胎裝配充氣豎向荷載作用（2025-08-30）-mark
abaqus實例-051-輪胎裝配充氣豎向荷載作用（2025-08-30）-mark
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abaqus輪胎變形的實例教程
一、高性能子午線輪胎設計與仿真
今天我
主要講述基于UMESHMOTION子程序進行Abaqus子午線輪胎磨損分析。
希望從仿真技術角度帶領大家認識一下高性能子午線輪胎研發工作那些事。
車輛在日常行駛過程中常處于轉彎制動等工況，隨著輪胎行駛里程的增加，輪胎磨損日趨嚴重，輪胎是一個全生命周期的部件，起始狀態到報廢狀態時輪胎的磨損量大約為6mm(達到磨耗標志)。在輪胎使用過程中，磨損不可避免，并隨使用時間的延長而加劇。輪胎磨損會改變胎面形貌、剛度和接觸特性等，進而影響輪胎的動力學性能。
為簡化輪胎磨損測試過程，
D.O.Stalnaker等提出了一種輪胎室內磨損模擬的可行方案，
如下圖所示。這種方法首先通過部分室外測試和整車動力學仿真獲取胎面所受道路路面譜等數據，之后利用有限元仿真和轉鼓臺架進行實際道路模擬測試， 結合胎面膠耐磨性能數據，最終實現主要基于室內轉鼓試驗來預測輪胎道路磨損特性的目標。
輪胎室內磨損測試基本流程
一、
ABAQUS子程序二次開發的軟件配置
在Abaqus進行磨損子程序調用時，首先需要對Abaqus的運行環境進行更改，ABAQUS 的用戶子程序是根據 ABAQUS 提供的相應接口， 按照 FORTRAN 語法用戶自己編寫的代碼。在一個算例中， 用戶可以用到多個用戶子程序， 但必須把它們放在一個以.FOR 為擴展名的文件中。
展開 Sim
ufact Additive可以生成反變形修改后的CAD模型文件，并能夠導出STL或Parasolid等通用數模格式，然后使用反變形后的模型進行打印，來防止在打印實際物理產品時出現變形。
09
達到高精度容差需求
在去除支撐結構之后，對輪胎模具的熱變形進行了評估。
圖3顯示了3D打印前后，輪胎模具熱變形分析
的對比結果。
我們對輪胎模具的3D打印仿真結果進行了變形分析，并確認了模具在Z方向的兩端都發生了變形。
最大變形出現在+Z方向，為1.1
mm，最小變形在–Z方向，為0.7 mm。
仿真結果（1.1毫米）與實際結果（1.5毫米）相比，
相差約0.4毫米，但能夠確認的是仿真得到變形與實際變形位置及趨勢相同（圖3）。
圖. 3 輪胎模具熱變形分析結果（Source_Metal3D）
打印完成后首先要檢查的是后處理完成后最終3D打印產品的尺寸和形狀是否準確反映了STL文件的原始設計數據。
我們使用3D掃描儀對打印的輪胎模具進行了檢查驗證，并得到模具在Z軸方向上產生約1.5毫米的變形（圖3）。
在熱變形分析時所使用的變形補償方法，其目的是提高輪胎模具的精度。
我們生成了輪胎模具變形補償后的STL文件，繼續使用與真實3D打印工藝相同的條件，并對支撐進行了重新定位，然后對其進行了仿真分析，對使用3D打印變形補償的模型所得到的熱變形結果進行了研究。
如圖3所示，可以確定，使用與目標模具幾何相比，使用變形補償后的模型進行打印，熱變形降低到0.04 mm。
展開 Sim
ufact Additive可以生成反變形修改后的CAD模型文件，并能夠導出STL或Parasolid等通用數模格式，然后使用反變形后的模型進行打印，來防止在打印實際物理產品時出現變形。
09
達到高精度容差需求
在去除支撐結構之后，對輪胎模具的熱變形進行了評估。
圖3顯示了3D打印前后，輪胎模具熱變形分析
的對比結果。
我們對輪胎模具的3D打印仿真結果進行了變形分析，并確認了模具在Z方向的兩端都發生了變形。
最大變形出現在+Z方向，為1.1
mm，最小變形在–Z方向，為0.7 mm。
仿真結果（1.1毫米）與實際結果（1.5毫米）相比，
相差約0.4毫米，但能夠確認的是仿真得到變形與實際變形位置及趨勢相同（圖3）。
圖. 3 輪胎模具熱變形分析結果（Source_Metal3D）
打印完成后首先要檢查的是后處理完成后最終3D打印產品的尺寸和形狀是否準確反映了STL文件的原始設計數據。
我們使用3D掃描儀對打印的輪胎模具進行了檢查驗證，并得到模具在Z軸方向上產生約1.5毫米的變形（圖3）。
在熱變形分析時所使用的變形補償方法，其目的是提高輪胎模具的精度。
我們生成了輪胎模具變形補償后的STL文件，繼續使用與真實3D打印工藝相同的條件，并對支撐進行了重新定位，然后對其進行了仿真分析，對使用3D打印變形補償的模型所得到的熱變形結果進行了研究。
如圖3所示，可以確定，使用與目標模具幾何相比，使用變形補償后的模型進行打印，熱變形降低到0.04 mm。
展開 非圓形的輪胎聽上去有些荒謬，但是在有些時候卻有著不可替代的作用：最近美國軍方公布了一種可以在圓形和三角形之間任意轉換的輪胎，這種輪胎可以輕松的幫助車輛快速從泥坑、沙地中爬出來，實用性更強。
三角形輪胎更適應泥地？
這種輪胎的全名叫做Reconfigurable Wheel-Track（簡稱RWT），翻譯過來可以理解為可重構式輪履，也可以叫做“自適應可變形車輪”。當車輪陷入泥地或者沙地時，只需兩秒鐘，RWT就可以讓車輪由圓形變為三角形，快速脫離泥坑。
普通輪胎陷入沙地中，很難再爬出來。
而裝備了RWT的軍用悍馬則輕松多了：遇到惡劣地形時，司機僅需按1個電鈕，外圈立即形成三角形，輪軸停止旋轉，改由輪轂中的小型帶動輪來驅動外圈履帶，從而帶動車輪向前行進。
可以說在輪胎“變身”之后，這輛車可以適應95%的地形，完全不用擔心車輛會因為地形受阻了。
據了解，RWT由美國五角大樓研究機構國防高級研究計劃局（簡稱DARPA）和美國卡內基梅倫大學國家機器人工程中心聯合研制。美國軍方的想法是，想通過加裝裝甲的方式來提高未來戰車的機動性、生存性，安全性和有效性。而RWT不僅可用于軍事，還可以運用于警方、搜救、救災、野外勘探冒險及農業等領域。如果真的普及了，無論對農場主、越野愛好者，還是軍警方而言，都具有非常強的實用性。
“變形”原理
雖然目前官方還未透露RWT是如何工作的，但是從圖片中可以看出，該車輛每個車輪都帶有六個可變形的支架，向外撐開時，輪廓可演變成圓形呈車輪式行駛。
當支架往內回收的時候，圓形的車輪則會演變成三角形呈履帶式行駛，令其獲得履帶式車輛的驅動效果。
展開 圖4 輪胎裝配
2 充氣
對輪胎充氣通常有兩種方法：均布壓力法與流體腔法。均布壓力法即對輪胎內側表面法向上施加壓力，達到充氣的目的，大多數汽車仿真即采用該方法對汽車輪胎進行充氣。流體腔法通常用于模擬充滿液體或氣體的結構，可反映由于受到結構變形影響，本工作選用流體腔法對輪胎進行充氣。
定義流體腔時，首先定義一個參考點與一個完全封閉的表面。參考點作為流體腔關聯的腔體參考節點，用于標識流體腔。完全封閉表面用于指定流體腔邊界，其表面法線指向流體腔內部。流體腔定義如圖5所示，P2即為所選參考點，表面選擇輪胎內表面。
圖5流體腔表面與參考點定義
3 滾動設置
在輪胎下方放置一平面，平面與輪胎最低點距離應大于充氣后輪胎底部膨脹位移，平面與輪胎間摩擦力為0.05。仿真總共采用三個分析步進行：第一個分析步采用一般靜力分析，對輪胎施加壓力為0.618 MPa的內壓與重力，并約束輪胎中心點6個方向的自由度（輪胎中心點已與輪輞部分動態耦合，可通過控制輪胎中心點的運動來控制整個輪胎的運動）；第二個分析步采用隱式動力學分析，解開輪胎中心點x方向、y方向的位移約束與繞z軸方向的轉動約束，賦予輪胎x方向8 m/s與y方向1.5 m/s（對應于輪胎在113.9mm高度落震時的沖擊速度）的速度；第三個分析步采用隱式動力學分析，取消施加在輪胎上的速度，控制輪胎以上述初速度撞擊甲板，觀察響應。滾動模型如圖6所示。
圖6輪胎滾動有限元模型
4 結果
輪胎充氣位移云圖如圖7所示，在靠近輪輞處的胎壁位移較大，最大為12.81 mm，而在胎面處的位移變化則較為不明顯，僅2 mm左右，胎壁與胎面在充氣后各自位移的變化情況與文獻[1]中機輪充氣后的位移云圖有較好的一致性。
展開 
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適用人群：做焊接/鍵合殘余應力/變形預測、增材制造熱-力場分析的工程師與研究生
代碼環境：Abaqus/CAE 2019（Python 2.7），Abaqus/Standard（DFLUX Fortran 子程序）
本文提供 兩個腳本（Abaqus/CAE
輪胎的材料與結構通常比較復雜，外層通常由堅固的合成橡膠制成，內層則由多層交織的尼龍纖維與交錯排列的鋼絲簾布組成，內部結構包括胎面、胎體、胎壁、鋼線圈、子口護膠、內面層與帶束層等多個部分，如圖1所示。
圖1子午線輪胎結構分布圖
目前不少工作對輪胎的建模通常采用軸對稱單元，在充氣后通過修改INP文件將輪胎置于路面上令其滾動觀察響應，三維實體單元的輪胎建模方法可見ABAQUS三維輪胎充氣滾動案例
[圖片]
某袋除塵殼體結構選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構示意圖建立幾何模型如圖2所示。
煙道結構
煙道壁厚5mm，圖1為煙道結構及其支座示意圖、除塵器支座設置示意圖。
圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
建立模型
由于進氣煙道與殼體之間沒有膨脹節，因此需要考慮殼體的熱膨脹對煙道的影響，殼體已經過計算滿足要求，本模型無需建立加強筋等部件，如圖2所示。出氣煙道與除塵器之間設置有膨脹節，故單獨建立出氣煙道模型
[圖片]
ABAQUS三維輪胎充氣滾動案例11個月前
輪胎的材料與結構通常比較復雜，外層通常由堅固的合成橡膠制成，內層則由多層交織的尼龍纖維與交錯排列的鋼絲簾布組成，內部結構包括胎面、胎體、胎壁、鋼線圈、子口護膠、內面層與帶束層等多個部分，如圖1所示。
圖1子午線輪胎結構分布圖
目前不少工作對輪胎的建模通常采用軸對稱單元，在充氣后通過修改INP文件將輪胎置于路面上令其滾動觀察響應，本工作分享一種采用三維實體單元的輪胎建模方法
