ABAQUS輪胎
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ABAQUS輪胎的視頻教程
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 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 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 3.1.8 Tread wear simulation using adaptive meshing in Abaqus/Standard
3．1.8使用自適應網格在Abaqus/Standard中進行輪胎磨損仿真分析
軟件：Abaqus/Standard
這個例子在Abaqus/Standard中使用自適應網格技術對穩態滾動的輪胎進行建模。這次分析使用類似“Steady-state rolling analysis of a tire”Section 3.1.2來建立穩態滾動輪胎的接地印跡和狀態。接著，進行穩態傳輸分析來計算和推測持續分析步，在穩態過程中產生一個近似瞬態磨損解。
問題描述和建模
輪胎描述和有限元建模和“Import of a steady-state rolling tire，”Section 3.1.6一樣，但是有一些不一樣，在這里需要指出。由于這次分析的中心是輪胎磨損，所以胎面建模需要更加精細。另外臺面使用線性彈性材料模型來避免超彈性材料在網格自適應過程中不收斂。
圖1所示的是軸對稱175SR14輪胎的一半模型。橡膠層用CGAX4和 CGAX3單元建模。加強層使用帶有rebar層的SFMGAX1單元模擬。橡膠層和加強層之間潛入單元約束。橡膠層的彈性模量為6Mpa，泊松比為0.49。剩下的輪胎部分用超彈性材料模型模擬。多應變能使用系數C10=10^6,C01=0和D1=2*10^8。用來模擬骨架纖維的剛性層和徑向成0°，彈性模量為9.87Gpa。壓縮系數設置成受拉系數的百分之一。名義應力應變數據用馬洛超彈性模型定義材料本構關系。Belt fibers材料的拉伸彈性模量為172.2Gpa。壓縮系數設置成拉伸系數的的百分之一。
展開 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
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圖1子午線輪胎結構分布圖
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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
外胎是由胎體、緩沖層（或稱帶束層）、胎面、胎側和胎圈組成
1、Bead：胎唇部；2、sidewall：胎側；3、tread：胎面；4belt：緩沖層；5、carcass：胎體簾布層。
3.1.8 Tread wear simulation
一、計算任務：并基于ABAQUS軟件對輪胎和路面的耦合模型進行有限元仿真分析，并賦予輪胎不同的載荷，不同的初始速度，不同的減速度，不同的輪胎胎壓以及不同滑移率還有不同的路面摩擦系數等參數進行耦合模型的分析，以此得到路面在制動工況下的法向位移和Mises應力以及水平剪切應力的變化規律。
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
ABAQUS幫助文檔輪胎磨損例子翻譯
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。
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、
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
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需求描述：ABAQUS中輪胎穩態滾動生熱的模擬，需要腳本提取數據，子程序賦予單元生熱，子程序更新單元屬性
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需求描述：ABAQUS
