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關注創建者:匿名 創建時間:2021-08-24
輪胎滾動的視頻教程
積水路面行駛水花濺射分析
結果展示 輪胎滾動中水體濺射 通過添加微信或者QQ可獲得CAE文件 WeChat & QQ:1489785835 仿真軟件ABAQUS 6.14-1
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輪胎滾動的實例教程
輪胎的穩態滾動仿真基于歐拉-拉格朗日變換法進行,仿真時將輪胎的滾動看作是穿過網格的材料流動運動。仿真條件:標準充氣壓力為0.93MPa,標準負荷為3730kg,聲腔采用自適應網格劃分,輪胎滾動線速度為60Km/h,關鍵字采用*STEADY STATE TRANSPORT,不考慮粘塑性影響并將慣性打開。
*STEP,INC=500,NLGEOM=YES,UNSYMM=YES
4: roll_tire at 60km/h
*STEADY STATE TRANSPORT,LONG TERM,INERTIA=YES
0.5, 1.0, 1E-6, 1.0
在進行穩態滾動分析時,當輪胎穩態滾動時, 輪胎輪心的力矩M應該為0。較小的角速度將使輪胎制動,而較大的角速度則使輪胎驅動。故需不斷調整ω值,使最終繞Y向的力矩M(RM2)在[-10,10]之內,此時為穩態滾動。
展開 滾動輪胎模態仿真 ¥10
滾動輪胎模態仿真實際上是在輪荷加載的基礎之上的重啟動分析。輪胎在穩態滾動過程中,會受到預加載荷、慣性力以及輪胎和地面的摩擦力的影響,這些力會對整個系統的剛度矩陣和阻尼矩陣產生影響,導致非對稱性。故不能采用常規方法對動力學方程進行解耦,必須用復模態來解耦,所以滾動輪胎的模態仿真其實是復模態的的提取。
在abaqus的穩態滾動中,輪胎實際上是不滾動的,只是內部材料的流動(歐拉-拉格朗日法)。在提取復模態之前,必須保證輪胎滾動的轉速和線速度相匹配,故需先進行roll tire仿真調試:
roll tire計算中,先給定輪胎線速度、轉動角速度然后提取輪胎輪心的力矩M,當輪胎穩態滾動的時候, 輪胎輪心的力矩M應該為0。在實際操作中,需要不斷的調節定義的ω值,使最終繞Y向的力矩M在[-10,10]之內。
進行roll tire計算時,首先進行step1二維輪胎充氣仿真計算,然后進行step2rev旋轉3D輪胎生成及輪荷加載計算,在此基礎上進行Free roll計算Inp文件的編寫,進行計算,查看輪胎輪心的力矩M判斷輪胎是否處于穩態滾動狀態。下圖為step1.inp以及step2rev.inp運行結果圖:
展開 基于workbench的輪胎滾動 ¥19.89
輪胎滾動模擬是查看橡膠在不同路面上的彈性情況,不同的橡膠材料和花紋材料對應不同的彈性效果,但是需要考慮的是輪胎滾動的輸入方法,
本實例模擬了一個圓環的滾動效果,材料采用橡膠材料在剛性體上的滾動
結果可以看到有個凸起的時候,其應力值會變大
通過該實例可以獲取滾動邊界條件的設置方法,類似的滾動如何在workbench中設置
下載附件后查看源文件
定義輪胎穩態滾動的菜單
在Job中可以定義輪胎的滾動軸(Axis Of Rotation)和回轉軸(Axis Of Cornering),具體如下圖所示:
定義輪胎穩態滾動中心和滾動軸的菜單
在上述工況下,模擬輪胎的穩態滾動狀態下輪胎不同轉速下的法向力分布、摩擦力等。如下圖所示:
輪胎在路面上的滾動阻力隨著滾動速度變化曲線
滾動前輪胎與路面間的footprint
滾動前輪胎與路面間的摩擦力
滾動速度為15.2是輪胎與路面間的摩擦力
4 參考信息
模型文件:e8x67a.dat、e8x67b.dat、e8x67c.dat
已經安裝Marc2013的用戶,可以在Marc的安裝路徑以下位置找到相關文件:
X:\MSC.Software\Marc\2013.0.0\marc2013\demo\
適用版本:Marc 2011及以后版本的全新界面,Marc 2010及之前版本也可以實現上述功能,但采用的為經典界面,具體操作步驟和菜單的位置有所不同,感興趣的用戶可以參考相應版本Marc用戶手冊中的例子chapter 3.24的介紹。
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。
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輪胎滾動的最新內容
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。
ABAQUS三維輪胎充氣滾動案例11個月前
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。
低速行駛時,汽車受到的阻力主要是地面給輪胎的滾動阻力。但速度超過80km/h后,風阻占比就會超過一半。時速到120km,風阻占比甚至可達80%。
可以這么說:你跑高速時,斥巨資加的油充的電,基本都被風吹走了。
對新能源汽車來說,風阻系數每降低0.01,續航里程就能提升將近10km。
除了能耗,還有駕駛體驗。比如噪音,風噪通常和風阻成正相關。風阻太大,說話只能靠吼。
由于這種連接方式,來自后輪胎的滾動噪聲將得到放大。此外,對于目前和未來的大多數電動汽車來說,電動機位于后軸上,這進一步增加了汽車后部在 NVH 方面的重要性。最后,由于新型電動汽車正在采用更輕質的結構和面板,以應對價格上漲和減少汽車生產的碳足跡,因此可能需要采取新的對策來解決結構噪聲問題。
圖5 輪胎滾動半徑時間歷程曲線
圖6 輪胎轉動速度時間歷程曲線
通過轉速可知,經過1秒完成速度的提升,穩態轉速為197.709d/s,這與轉鼓的速度設定一致。
除了控制制動力矩,ABS系統還能使輪胎繼續滾動,這有助于司機保持轉向能力。
通過比較每一個車輪與整車的速度,ABS系統可以預估輪胎縱向滑移。輪胎的速度用傳感器很容易測量,車輛的速度不能直接測量,所以需要通過一套算法來估算整車的速度。該算法的輸入主要包括每個車輪的輪速、轉向車輪轉角、橫擺角以及汽車是否在剎車還是加速模式。
我們認為在任何時候輪胎滾動時輪胎的磨損造成的輪胎外形變化僅僅有很小的效果。因此在整個分析步的每一步穩態的結果都是合適的。有了這些假設,我們就能同時考慮兩個不同時間范圍的效果:短的輪胎轉動時間范圍和長的輪胎壽命時間范圍。
磨損模型
為了舉例說明磨損的過程,假設磨損率是局部接觸壓力和滑移率的線性函數,進行一個簡單的磨損例子。
在第二次穩態滾動分析期間,Fz從正值變為負值,這意味著
輪胎的滾動狀態正在從制動狀態轉換到牽引狀態。當Fz=0時發生自由滾動。
除此之外,汽車擋水板可以保護車底的重要電器件,輪胎滾動時排水性能的好壞,都可以用粒子法模擬。
5、汽車行業:油箱設計
油箱一般是通過一根或者兩根鋼帶綁在車身上,上部與車身之間增加一個隔振墊,再安裝在汽車車底。
除了控制制動力矩,ABS 系統還能使輪胎繼續滾動,這有助于司機保持轉向能力。
通過比較每一個車輪與整車的速度,ABS系統可以預估輪胎縱向滑移。輪胎的速度用傳感器很容易測量,車輛的速度不能直接測量,所以需要通過一套算法來估算整車的速度。該算法的輸入主要包括每個車輪的輪速、轉向車輪轉角、橫擺角以及汽車是否在剎車還是加速模式。