abaqus輪胎變形的案例
案例分享 | 如何減少輪胎胎面模具在增材制造過程中的熱變形？
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 輪胎股價大漲！高性能子午線輪胎技術改造之Abaqus輪胎建模仿真 ￥88
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。
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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 在這個會變形的輪胎身上，我們可以看到未來戰車的樣子
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 
ABAQUS三維輪胎充氣滾動案例
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 ABAQUS殼單元輪胎模型仿真案例
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_輪胎仿真 ABAQUS-技術鄰，本文介紹一種采用殼單元對輪胎進行建模的方法，相比三維實體，殼單元的計算速度更快，建模方式更簡便，但相對的殼單元的計算精度與模擬的準確性上有時會不太理想。
1 建模
輪胎模擬的一個難點是其內部加強層的模擬。通常的軸對稱單元與實體單元采用rebar layer的方式進行建模，并采用內嵌區域的方法將加強層嵌入到輪胎主體中。但殼模型無法作為主體區域，因此本研究采用復合層的截面定義方式對機輪殼模型進行截面賦予，對機輪不同區域定義不同的復合層數及相應的厚度與材料屬性。如鋼線圈區域，共指派了十一層，并按照橡膠-內面層-橡膠-鋼線圈-橡膠-鋼線圈-橡膠-鋼線圈-橡膠-內面層-橡膠的排布方式賦予了該區域相應的截面屬性，每一層的厚度與旋轉角均與輪胎本身的定義保持一致，鋼線圈區域的復合層定義與層堆疊繪圖見表1與圖2所示。機輪其余區域的截面定義方式與鋼線圈類似。
展開 批量提取Abaqus的節點坐標(初始坐標、指定Step下的變形量、變形后節點坐標) ￥40
<h2>摘要</h2><p>本文介紹如何使用Python腳本二次開發來批量提取ABAQUS輸出數據庫（ODB）文件中指定Step下的Set節點集變形量。通過詳細的步驟說明、代碼示例和圖片展示，您將學會如何使用該腳本，自動化輸出CSV文件包含（Node Label；Step Name、Increment、Step Time，U1，U2）。</p><p>如果還需要按Increment提取每個增量下的變形后的節點坐標的話，在提取變形量的基礎上，與初始坐標進行簡單的計算就可以求得坐標。 （備注：該代碼只提取了x，y方向的變形量）</p><h2>1. 問題描述</h2><p>在工程仿真和分析領域，提取ABAQUS輸出數據庫（ODB）文件中的節點集變形量是一項常見任務。然而，手動提取這些數據是一項繁瑣且容易出錯的工作。因此，需要一種自動化的方法來批量提取指定步驟下按節點集組織的變形量數據。</p><h2>2. 實例展示</h2><p>假設我們有一個名為`example.odb`的ODB文件，其中包含名為`Step-x`的步驟和名為`Set-x`的節點集。運行以上代碼后，腳本會自動將該步驟下節點集的變形量提取出來，并保存為`NodalDisplacement.csv`文件。
展開 ABAQUS橡膠磨損：幫助文檔輪胎磨損例子
結果和討論
輪胎模型仿真分析持續進行3.6×106s或者1000小時，等價于在32km/h下行駛32000公里。下圖表示的是輪胎磨損效果的輪廓結果。下面第二個圖片表示的是新輪胎和磨損后輪胎接地印跡分布的情況。
3.1.2 Steady-state rolling analysis of a tire
3.1.2 輪胎穩態轉動分析
產品：Abaqus/Standard
本例子在abaqus中使用*STEADY STATE TRANSPORT來建立轉動輪胎和剛性平面之間的穩定動態接觸模型。穩態運動分析使用局部參考坐標系，在這個局部參考坐標系中使用歐拉方法來描述剛性體的旋轉運動，用拉格朗方法描述變形。這個運動學描述將穩態的移動接觸問題轉化為一個純粹的依賴于空間的仿真。因此，僅僅需要在接觸的區域建立精確的網格——穩態運動通過網格傳輸材料。在*STEADY STATE TRANSPORT分析中考慮的因素有：摩擦、慣性和累積效果。
本次分析的目的是獲得在地面速度10.0km/h（2.7778m/s）時，相對于平面剛性面不用的側偏角時輪胎175SR14自由轉動的平衡解決方案。側偏角是指輪胎前進方向和輪胎中心平面的夾角。在側偏角為0°時，輪胎直線行駛。為了對比測試，我們也進行輪胎在直徑在1.5m的剛性圓柱上旋轉的分析。圓柱以3.7 rad/s的速度旋轉，也就是圓柱表面的瞬時速度為10km/h（2.7778m/s）。另外一個工況是在輪胎自由轉動的情況下檢測由輪胎外傾角引起地外傾推力。本工況允許我們計算外傾推力剛度。
施加到輪胎中心軸的扭矩為0時的平衡狀態被稱為自由轉動狀態。
展開 關于ABAQUS輪胎仿真分析討論
剛入駐技術鄰，想了解一下大家在輪胎仿真方面有那一方面的需求，比如結構，穩態滾動，生熱分析等，有的話可以在下面留言討論一下，謝謝
ABAQUS幫助文檔輪胎磨損例子翻譯 ￥5
ABAQUS幫助文檔輪胎磨損例子翻譯
基于Abaqus輪胎建模仿真之胎體簾布反包高度分析 ￥66
導讀：經市場調研發現，在市場輪胎退賠輪胎占配比中，因胎圈爆破而產生的退配比頗高，約占30%左右。胎圈爆破產生的原因主要是因為在輪胎的構造中，緊挨在一起的胎體簾布層與三角膠、耐磨膠的剛度相差極大，而且在位移趨勢上，比較胎體簾布反包線與內側胎體簾線之間方向相反，故此區域內產生極大的剪切變形，故導致胎圈爆破。
一、工況描述
此次研究依次取胎體簾布反包高度為0、30、80mm子午線輪胎基于有限元法對對反包端點的主應力、主應變及胎側變形、下沉量進行研究。
反包高度為0
反包高度30
反包高度80
二、載荷設置
單變量仿真，除胎體簾布的反包高度不同，其余條件相同。
仿真條件如下：
標準充氣壓強：0.93 MPa
標準負荷為3730 N,穩態滾動線速度為60Km/h。
聲腔采用自適應網格劃分。
首先對輪胎材料進行定義：
分別對TREAD(胎面) 、BELTSKM(帶束膠)、 INNERLINEAR(內襯層）、BEAD(鋼絲圈)、RIMCONT(子口護膠)、SIDEWALL(胎側)、CARCASS(胎體膠)、 BEADF(三角膠)、BELT（帶束層）、PLY（簾布層）進行材料屬性定義
*Material, name=bead*Density 7.8e-09,*Elastic83000., 0.3*Material, name=carcass*Density 1.1e-09,*Hyperelastic, neo hooke 1.006, 0.02*Material, name=beadf*Density 1.1e-09,*Hyperelastic, neo hooke 0.671, 0.03……………..
展開 
LMS Virtual.Lab Motion新功能介紹5--Motion與Abaqus聯合仿真（輪胎）
今天帶來的是Motion與Abaqus聯合仿真案例，模型對小車在崎嶇不平的路面上行駛動力學進行了仿真，其中輪胎模型是Abaqus中建立的，其他都是在Motion中完成的。（只有動畫，沒有模型）
動畫地址：http://pan.baidu.com/s/193SR0
更多資料請關注百度網盤LMS_VL_Motion，Moiton交流群：324201728；Motion汽車模塊交流群：264418240；Durability交流群：83853780
Abaqus+PyQt+Python平面變形歐拉角計算
下面以簡單例子介紹平面變形、指向歐拉角的計算，包括絕對歐拉角、相對歐拉角。
1 簡化模型
下面的六面體為表面殼模型，下面由三段梁支持，三段梁分別沿X、Y、Z軸向。六個面的厚度不同，在上側3個面施加不同的壓力，如下左圖所示。位移云圖如下右圖所示。
2 計算要求
計算六面體上面3個面的變形歐拉角，包括3個面的絕對歐拉角，平面2、3相對與平面1的相對歐拉角。平面1、2、3如下圖所示。
3 數據處理
使用平面節點坐標、位移數據計算平面變形歐拉角。可以使用Python腳本輸出平面節點編號、節點坐標（X、Y、Z）、節點位移（U1、U2、U3），如下圖所示。下圖為平面1的10個工況的數據文件，打開的文本文件中7列數據為節點編號、坐標、位移。
三個平面10個工況的節點數據文件如下圖所示。每個文件中包含一個工況一個平面的節點編號、坐標、位移數據。
4 絕對歐拉角計算
使用PyQt+Python開發了一個簡單的小軟件，計算絕對歐拉角、相對歐拉角。
首先計算各平面的絕對歐拉角。
計算平面1的10個工況的絕對歐拉角。
平面1變形的絕對歐拉角計算結果如下圖所示。
伴隨絕對歐拉角計算結果，軟件同時寫出了平面變形前后的坐標系數據，如下圖。每行18個數據，每3個數據為一個坐標軸向量，變形前后2個坐標系，6個坐標軸，18個數據。
5 相對歐拉角計算
利用計算絕對歐拉角時得到的坐標系文件，計算平面變形相對歐拉角，如下圖所示，計算平面2相當于平面1、平面3相對與平面1的相對歐拉角。
計算結果如下圖所示。
6 小結
上述軟件用的算法申請了發明專利，軟件申請了軟著。
展開 ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬 ￥70
ABAQUS CEL(例11) 地震工況下的邊坡大變形模擬
一、建模技術
地震工況下邊坡可能失穩進而出現滑坡現象，為避免模擬滑坡時網格產生的畸變問題，采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)進行滑坡的大變形模擬；土體本構采用摩爾庫倫模型；采用模型底部小范圍內的周期性荷載模擬地震荷載。
二、模型及部分結果展示
圖1：藍色為邊坡；紅色為空氣層
圖2：網格的劃分
圖3：賦予模型初始應力
圖4：土體達到地應力平衡時的應力分布
圖5：土體底部的地震荷載施加區域
圖6：所施加的周期性荷載（地震荷載）
圖7：邊坡因地震荷載產生的位移
圖8：地震波產生的區域
展開 ABAQUS模擬多道次變形的變量繼承方法
一、引言
使用ABAQUS進行多道次加工時，往往牽扯道次之間變量的繼承（如晶粒尺寸、累積損傷等），這對多道次變形模擬結果的準確性有較大的影響。本文以VUHARD子程序及簡單的熱壓縮模型為例，分享雙道次壓縮之間的晶粒尺寸的繼承方法。
