輪胎滾動的案例
淺談穩態滾動輪胎仿真穩態滾動狀態角速度的調整
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
Marc模擬汽車輪胎穩態滾動的方法
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 
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 穩態滾動輪胎頻響分析 ￥10
上一節講述了基于模態法的自由輪胎和載荷輪胎的頻響分析，其在胎面149點的頻響曲線分別如下：
今天主要講述穩態滾動輪胎的頻響分析，與自由輪胎和載荷輪胎不同，輪胎在穩態滾動狀態下，整個系統的剛度矩陣和阻尼矩陣為不對稱的，采用基于模態法的頻響分析并不能完全表現其模態特性，故穩態滾動輪胎的頻響分析一般采用直接法。采用直接法雖然會使計算時間大大增加犧牲了計算效率，但是得到的頻響結果更符合傳遞特性。
直接法的頻響分析是在step3roll_tire.inp的計算結果基礎上進行重啟動分析；
如果想基于模態法，則在step4rolltire_mode.inp的計算結果進行重啟動分析即可。
本節主要講述直接法的穩態滾動輪胎頻響分析。
展開 輪胎滾動阻力試驗臺
六自由度輪胎耦合汽車道路模擬試驗臺(輪胎試驗),
輪胎滾動阻力試驗臺,
發動機扭矩脈動（模擬）試驗系統,
變速箱(MT,AMT,AT,CVT)試驗臺,
同步器試驗臺,
轉向管柱試驗臺,
制動器試驗臺,
轉向系統試驗臺,
液壓和電的減震器試驗臺,
彈性（橡膠）元件試驗臺,
車輪（徑向）試驗臺,
懸架參數(K&C)試驗臺,
車門和車頂強度試驗臺,
安全帶固定點試驗臺,
座椅和頭枕強度試驗臺,
行人保護試驗臺,
汽車碰撞減速臺車,
整車太陽模擬高低溫倉,
海拔高度模擬高低溫倉,
汽車電池試驗用環境倉,
液壓作動器和油源HPU,
發動機模擬試驗臺.......
中文網站:www.bia.fr
展開 案例24-充氣滾動輪胎的靜水壓流體分析
主要用到了下列特點和能力：
• 使用具有負體積和正體積的靜水壓流體單元
• 氣體材料模型
• 加固
一個充氣滾動輪胎的瞬態分析將通過多個載荷步展示輪胎的變形。
簡介
對于包含流體-固體之間相互作用的耦合問題，靜水壓流體單元很適合計算流體體積和壓力。通過對靜水壓流體的建模，我們可以研究當其包含在一個固體當中對固體施加多種載荷時流體行為的變化。
這樣的分析在本案例的問題中很有用，能夠檢查在一個輪胎充氣和滾動過程中其內部的空氣壓力、密度和體積的改變。另一個案例應用是研究活塞在壓力缸移動過程中內部氣體體積和壓力的改變。
汽車行業致力于改進氣體燃燒效率和減小能量損耗，而兩者均受到車輛輪胎的滾動阻力影響。為了實現上述兩個目標，準確預測滾動變形輪胎內部的氣體變化情況是十分必要的。
問題描述
一個三維輪胎模型充氣并在道路表面受壓，然后滾動過路面的一個隆起處。輪胎由超彈性材料和加固單元建模，內部的空氣由靜水壓流體單元建模，當載荷施加到輪胎時，監控其壓力、體積和密度。
輪胎充氣到36psi，1ton壓力施加在車軸上來模擬車輛在該車軸上作用的質量部分。
分析分為五個載荷步：
1. 施加重力載荷并設置空氣的參考溫度
2. 將輪胎充氣
3. 將輪胎移動到路面上
4. 移除位移和壓力邊界條件
5. 施加一個加速度邊界條件使輪胎滾過隆起處
載荷步1-4靜態加載，載荷步5為瞬態分析，來研究加載效應對豎直加速度的影響。
建模：
為模擬實際情況，輪胎尺寸與P215/65R16/minivan的一個輪胎大致相同。輪胎使用不可壓縮超彈性材料模型，在實體單元內部有加強單元，用于模擬輪胎結構中的鋼加固。
展開 基于VCU的商用車車速信號處理技術
1）方式1，傳感器車速∶ VCU硬線連接車速傳感器，采集變速器輸出軸靶輪脈沖信號，根據車輛后橋速比、輪胎滾動半徑計算車速。
2）方式2，ABS車速∶ ABS控制器通過底盤CAN總線發輪速信號給VCU，VCU根據車輛輪胎滾動半徑計算車速。
VCU優先選取傳感器車速作為第一車速，ABS車速作為冗余車速。當VCU識別出車速傳感器出現故障時將使用ABS車速，同時儀表提示駕駛員車速傳感器出現故障，盡快維修處理。
1. 實現方法
1.1 傳感器車速計算方法
車速傳感器采用霍爾式頻率傳感器，霍爾式傳感器具有抗干擾能力強，輸出信號幅值不受靶輪轉速影響、使用壽命長等優點。傳感器安裝于變速器輸出軸靶輪，采集靶輪脈沖信號，VCU根據脈沖信號周期、車輛后橋速比、輪胎滾動半徑計算車速，計算公式如下∶
1.2 ABS車速計算方法
ABS發送的EBC2報文中含有前輪平均輪速信號，單位為km/h，正常情況下取前輪兩輪速的平均值，在車輪無抱死情況下較為準確。如一個出現故障，則發送正常工作的車輪輪速，如兩個同時出現故障，則不發送平均輪速，會發送故障狀態。
ABS控制器發送的輪速是按照輪胎滾動一周3200mm（廠家默認值）計算的，VCU需要根據實際車輛輪胎滾動半徑、滾動半徑誤差進行修正∶
本文闡述的車速處理方法中，VCU優先選取車速傳感器作為信號源，當VCU識別出車速傳感器出現故障后，選用ABS車速進行儀表顯示及控制。
展開 汽車充氣輪胎的路面滾動模擬(流固耦合)（附ANSYS命令流&模型文件）
本技術案例展示了：
輪胎受車輛重力載荷壓縮
輪胎充氣模擬
輪胎與路面接觸模擬滾動
關鍵仿真模擬技術特征：
流體靜力學單元的建立
氣體材料模型建立
加強單元使用（REINF265）
計算結果
輪胎充壓（右）與不充壓（左）變形結果：
輪胎滾動模擬變形結果：
模型建立
為模擬實際情況，輪胎尺寸采用小型轎車尺寸建立幾何模型。
一、輪胎模型建立
采用SOLID186實體單元建立，先建立輪胎2D截面，后通過對軸旋轉成體。
二、輪胎內氣體模型建立
采用HSFLD242流體靜力學單元建立，先選擇輪胎內壁單元，采用EURF命令在輪胎內壁與輪胎中心點之間生成氣體單元。
ESURF, XNODE, Tlab, Shape
!Generates elements overlaid on the free faces of existing selected elements
實際中，輪轂區域不該存在氣體單元，如圖示，因此指定這部分單元為負體積氣體單元，以忽略該部分單元的影響。
三、輪胎內纖維加強模型建立
采用REINF265加強單元建立。選中輪胎外表面單元，采用ereinf命令定義加強單元。
EREINF
!Generates reinforcing elements from selected existing (base) elements.
展開 Ls-dyna 剛體轉動問題（輪胎轉動 自轉 公轉 非XYZ軸的轉動問題） ￥150
LS-DYNA的剛體轉動問題，經常被問這個問題，比如下圖公轉+自轉 輪胎滾動
雖然是小問題，回答起來也挺費事，下面我做了9個工況的案例，基本上羅列了常見的剛體轉動問題，主要包括如下工況
繞質心自轉
case1 繞質心和坐標軸自轉
case2 繞質心和非XYZ軸自轉 不約束繞其它軸的自轉
case3 繞質心和非XYZ軸自轉 約束繞其它軸的自轉
***********************
公轉
case4 直線公轉
case5 圓周公轉
***********************
公轉+自轉
case6 繞圓公轉+自轉
case7 輪胎滾動
***********************
自定義轉動中心的自轉
case8 繞任意點的自轉
case9 繞任意點的自轉 自定義旋轉軸
具體如下：
###########################################################################
case1 自轉 主要關鍵字如下：
****************************************************************************
*MAT_RIGID
$HMNAME MATERIALS 1MATL20_1
1 7800.02.1000E+11 0.3 0.0 0.0 0.0
1.0 7 4
0
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*DEFINE_CURVE
1 0
展開 
汽車的噪聲分析及防止法
汽車的噪聲源有多種，例如發動機、變速器、驅動橋、傳動軸、車廂、玻璃窗、輪胎、繼電器、喇叭、音響等等都會產生噪聲。這些噪聲有些是被動產生的，有些是主動發生的(如人為按動喇叭)。但是主要來源只有兩個方面，一個是發動機，另一個是輪胎，它們都是被動發生的，只要車子行駛就會產生噪聲。
在發動機各種噪聲中，發動機表面輻射噪聲是主要的。發動機表面輻射噪聲由燃燒噪聲和機械噪聲兩大類構成，是發動機內部的燃燒及機械振動所產生的噪聲。燃燒噪聲是指氣缸燃燒壓力通過活塞、連桿、曲軸、缸體等途徑向外輻射產生的噪聲，機械噪聲是指活塞、齒輪、配氣機構等運動件之間機械撞擊產生的振動噪聲。一般情況下，低轉速時燃燒噪聲占主導地位，高轉速時機械噪聲占主導地位。兩者是密切相關，相互影響的。實踐表明，減少振動是降低噪聲的根本措施。增加發動機結構的剛度和阻尼，是減少表面振動的方法，從而達到降低噪聲的目的。
輪胎在路面滾動產生的噪聲也是很大的。有關研究表明，在干燥路面上，當汽車時速達到100公里時，輪胎噪聲成為整車噪聲的重要噪聲源。而在濕路面上，即使車速低，輪胎噪聲也會蓋過其它噪聲成為最主要的噪聲源。輪胎噪聲來自泵氣效應和輪胎振動。所謂泵氣效應是指，輪胎高速滾動時引起輪胎變形，使得輕胎花紋與路面之間的空氣受壓擠，隨著輪胎滾動，空氣又在輪胎離開接觸面時被釋放，這樣連續的“壓擠釋放”，空氣就迸發出噪聲，而且車速越快噪聲越大，車輛越重噪聲越大。輪胎振動與輪胎的剛度和阻尼有關，剛度增大(例如輪胎簾布層數目增加)，阻尼減少，輪胎的振動就會增大，噪聲也就大了。要降低輪胎的噪聲，胎面可采用多種花紋節距，采用高阻尼橡膠材料，調整好輪胎的負載平衡以減少自激振動等。
為了防止發動機噪聲和輪胎噪聲竄入乘員廂，工程師除了盡量減少噪聲源外，也在車廂的密封結構上下功夫，尤其是前圍板和地板的密封隔音性能。
展開 輪胎滾動下的溫度場求解
你好，想請問一下用abaqus子程序將生熱率賦值給模型上的各個單元，（計算出了各個單元的生熱率，每個單元生熱率都不一樣），我編寫了一下子程序，但是好像有點問題，能麻煩幫我看看嗎，謝謝
SUBROUTINE UEXTERNALDB(LOP,LRESTART,TIME,DTIME,KSTEP,KINC)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION TIME(2)
C
common/txt_data/ heat(2088),kele(2088),i
if(lop.eq.0) then !表示分析開始時正在調用用戶子程序
open(106,file='D:\temp\A-usersubroutine\heat_jjx\heat.txt')
do i=1,2088
read(106,*)a,b
kele(i)=a
heat(i)=b
end do
close(106)
open(107,file='D:\temp\A-usersubroutine\heat_jjx\heat_UEX.txt')
write(107,*)(heat(i),i=1,2088)
close(107)
end if
RETURN
END
C
SUBROUTINE SDVINI(STATEV,COORDS,NSTATV,NCRDS
展開 輪胎-地面滾動摩擦接觸有限元分析
工程背景
作為汽車的重要部件之一, 輪胎的接地問題對汽車性能有著重要的影響。接地區承擔著各種駕駛行為(加速、拐彎、剎車等)各種路面條件(干、濕、冰等)下輪胎與地面之間的載荷轉換, 因此輪胎的接地問題便成為輪胎研究工作的一個重點。由于充氣輪胎是由簾線、橡膠、鋼絲圈等組成的復雜結構體, 正常工作狀態下受力復雜, 其結構分析涉及到材料非線性、幾何非線性及輪胎與地面的接觸非線性等復雜問題, 使得對輪胎的各種力學性能的精確分析都非常困難。
1、問題描述
地面假設為剛性面，材料為結構鋼，輪胎的材料模型使用2參數M-R模型，密度為2500，C10=10MPa，C01=2.5E8Pa，D1=1E-5。輪胎和地面的摩擦系數為0.35，輪胎內部承受恒定壓力0.1MPa，并且承受3000N的載荷。輪胎從0-3s，由0RPM加速到68RPM。輪胎的厚度為0.006m。
2、技術路線
3、關鍵步驟
來源：CAE技術聯盟
展開 聊聊我的子午線輪胎側偏特性仿真研究 ￥99
4、子午線輪胎側偏特性仿真分析
在ABAQUS 下實現輪胎側偏仿真之前，首先要進行輪胎的純滾動仿真，利用*TRANSPORT VELOCITY 命令使輪胎進行繞輪輞中心的轉動，同時利用命令*MOTION,TYPE=VELOCITY,TRANSLATION 給輪胎一個第一自由度（X 方向）的平移前進速度，這兩種運動形式合成輪胎向前滾動的運動，通過修改輪胎的自轉速度進行模型的制動和驅動仿真，然后插值找到輪胎純滾動對應的自轉角速度。在純滾動的前提下再次用*MOTION,TYPE=VELOCITY,TRANSLATION 命令給輪胎一個第二自由度（Y 方向）的平移速度，讓輪胎按合速度方向運動，來仿真側偏工況。
穩態狀態
在側偏角的選擇中，采用的是tanθ=Vy/Vx, Vx為60Km/h=16666.67mm/s，側偏角選擇0°、1°、-1°、2°、-2°、3°、-3°。則Vy分別為：0mm/s、290.92mm/s、-290.92mm/s、582.01mm/s、-582.01mm/s、873.46mm/s、-873.46mm/s。
展開 