一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法技术

技术编号:18458931 阅读:35 留言:0更新日期:2018-07-18 12:45
本发明专利技术提供了一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法,包括:整理轮胎的结构设计图,并绘制轮胎材料分布图;添加辅助线,并生成内外轮廓的绘图交换文件和分割线的绘图交换文件;生成胎体增强材料层的绘图交换文件;导出文件名为NWLK、FGX、PLIES、TQBB的绘图交换文件,并以此作为输入文件,导入UG NX中进行快速二维网格划分。利用本发明专利技术方法,能将以前需要进行数小时乃至1天左右的工作时间缩短到0.5小时左右,能够大幅度提高工作效率、降低操作的难度和劳动量。本发明专利技术不仅可用在轮胎工业中,还可以用于橡胶工业的其他产品,如密封圈、胶管胶带及胶鞋类产品等其它适合采用AutoCAD进行图形处理,并需要运用有限元分析方法进行仿真分析的场合。

A fast method for 2D mesh generation of tires

The invention provides a fast method of realizing the two-dimensional mesh division of tire finite element, including: arranging the structure design of the tire, drawing the distribution map of the tire material, adding auxiliary lines, generating drawing exchange files of internal and external contour drawing exchange and dividing line, and making a drawing exchange of the reinforced material layer of the fetal body. The exported files are called NWLK, FGX, PLIES, TQBB drawing exchange files, which are used as input files and imported into UG NX for fast two-dimensional grid partition. By using the method, the working time that needs to be done for a few hours or even 1 days is reduced to about 0.5 hours, which can greatly improve the working efficiency, reduce the difficulty of operation and the amount of labor. The invention can be used not only in the tire industry, but also in other products of the rubber industry, such as sealing ring, rubber hose tape and rubber shoes, etc., which are suitable for graphic processing with AutoCAD, and need to be simulated and analyzed by the finite element method.

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法
本专利技术涉及有限元分析和轮胎分析
,具体的说是一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法。
技术介绍
轮胎是汽车和飞机等类交通工具中的必不可少的重要组成部分,并对它们的性能造成重要影响。研究轮胎的力学性能、不断改进和创新轮胎结构设计,持续受到来自轮胎和汽车工业方面工程技术人员的高度重视。通常,对于庞大的轮胎结构设计方案,都是通过传统实验测试评价轮胎的力学性能,然后进行优选,但是这种方法相对来说,比较耗费财力,物力,而且开发的时间周期比较长。采用有限元分析的方法对设计方案进行评估和筛选,能够大量缩短产品开发周期,有利于产生更大的经济和社会效益。在轮胎的有限元分析时前处理是必不可少的、非常重要的一个步骤,而前处理中网格划分也具有非常重要的地位,对后续的计算结果的准确性和计算效率都有重要的影响。由于轮胎结构具有层数多,材料种类多和内部几何结构不规则,结构和性能各向异性等特征,通常的商业有限元分析软件如,ABAQUS、ANSYS生成的单元均不够规范,且网格划分的效率比较低,达不到有限元分析的要求,最终会对分析结果的准确性和效率产生重要影响。商业软件中提供的网格单元编辑功能,在不规范单元数量较大时,对它们的调整往往费时费力,并且重复劳动会影响人们的工作情绪和效率,很容易导致人为失误的产生,对后续的有限元分析产生不良影响。但是网格划分是有限元分析工作的重要步骤,不可回避,但往往费时费力效率低下,因此,在轮胎行业,为了推广和扩大有限元分析的应用,提高其分析时效性,迫切需要研究出一种二维网格划分的快速实现方法。
技术实现思路
了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法,可用于有限元分析的前处理中,能满足有限元前处理过程中网格划分的需要,该方法保证有限元分析的准确性和精度的同时,可提高分析效率、降低分析人员的劳动量。本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案为:一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法,包括如下步骤:步骤1、整理轮胎的结构设计图,并绘制轮胎材料分布图;步骤2、添加辅助线,并生成内外轮廓的绘图交换文件和分割线的绘图交换文件;其中生成分割线的绘图交换文件的方法包括步骤2.1~步骤2.3;步骤2.1、生成分割线,先对半断面的材料分布图进行处理,之后对处理后的半断面的材料分布图进行镜像操作,生成全断面分割线,对半断面的材料分布图的具体处理过程如下:步骤2.1.1、在胎体中心线、水平轴位置和胎圈中心处划分线条;步骤2.1.2、在胎面与胎肩的接地部分分界处划分线条;步骤2.2、对生成的分割线进行优化,具体的优化方法是:步骤2.2.1、将带束末端冠带末端划分为多线段,将带束冠带末端的圆弧用线段代替,线段之间完全连接,并且分割线与外轮廓相交部分保证共点,在分割线与轮胎材料分布图原有线条相交部分充分相交;步骤2.2.2、将钢丝圈水平分割线延伸至内轮廓外,分割开内衬层;同时,对内衬层结束部位的狭小线条进行调整;步骤2.3、分割线的绘图交换文件的生成方法为:在AutoCAD中,将除去内外轮廓之外的所有线条的分割线置于一个层中,生成分割线的绘图交换文件;步骤3、生成胎体增强材料层的绘图交换文件:将步骤1绘制的轮胎材料分布图中的胎体线条偏置1/2胎体层厚度,生成连续的线条,然后进行镜像生成全断面线条,之后逆时针旋转90°,保存为胎体增强材料层的绘图交换文件;步骤4、导出内外轮廓的绘图交换文件、分割线的绘图交换文件和胎体增强材料层的绘图交换文件,并以此作为输入文件,导入UGNX中进行快速二维网格划分。作为一种优选方案,所述内外轮廓的绘图交换文件、分割线的绘图交换文件、胎体增强材料层的绘图交换文件和胎圈包布增强材料层的绘图交换文件均存储为DXF格式。作为一种优选方案,步骤1的具体实现过程为:步骤1.1、在AutoCAD中,打开轮胎的结构设计图,清除图中与结构和材料分布无关的辅助线;步骤1.2、根据轮胎材料分布图要求,绘制出各种材料分布的界限曲线,得到轮胎材料分布图。作为一种优选方案,步骤2生成的内外轮廓的绘图交换文件为封闭的图形。作为一种优选方案,步骤2生成分割线的绘图交换文件中各线条连续,无间断。作为一种优选方案,步骤2所述内外轮廓的绘图交换文件的生成方法为:将步骤1中绘制的轮胎材料分布图的胎冠中心点坐标移至(0,R)处,其中,R为轮廓的外半径,在AutoCAD中将整个内外轮廓置于单独一个层中,且全断面的内外轮廓组成连续的封闭线条,然后生成内外轮廓的绘图交换文件。作为一种优选方案,步骤3还生成胎圈包布增强材料层的绘图交换文件。作为一种优选方案,胎圈包布增强材料层的绘图交换文件的生成方法为:在AutoCAD生成胎圈包布增强材料层图,然后进行镜像操作生成全断面线条图形,之后将全断面线条图形逆时针旋转90°,生成胎圈包布增强材料层的绘图交换文件。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:(1)本专利技术提供了一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法,通过该方法,能将以前需要进行数小时乃至1天左右的工作时间缩短到0.5小时左右,能够大幅度提高工作效率、降低操作的难度和劳动量。本专利技术的方法不仅可用在轮胎工业中,还可以用于橡胶工业的其他产品,如密封圈、胶管胶带及胶鞋类产品等其它适合采用AutoCAD进行图形处理,并需要运用有限元方法进行仿真分析的场合,有利于在企业中扩大有限元分析的实际应用,可望产生明显的社会与经济效益;(2)本专利技术提供了一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法,与现有技术相比,由于不需要由手工形成大量横断线,从而缩小了手工劳动的劳动量和繁琐程度,提高了分析效率,既节省时间、人力,又能提高分析的时效性。附图说明图1为本专利技术实施例一流程图;图2为本专利技术实施例二流程图;图3为本专利技术生成的内外轮廓的绘图交换文件;图4为本专利技术生成的分割线的绘图交换文件;图5为本专利技术生成的胎体增强材料层的绘图交换文件;图6为本专利技术生成的胎圈包布增强材料层的绘图交换文件;图7为本专利技术导入UGNX中进行快速二维网格划分生成的网格图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明,本实施例以本专利技术技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例一:采用本专利技术方法按照如图1所示流程,一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法,包括如下步骤:步骤1、整理轮胎的结构设计图,并绘制轮胎材料分布图;具体实现过程为:步骤1.1、在AutoCAD中,打开轮胎的结构设计图,清除图中与结构和材料分布无关的辅助线;步骤1.2、根据轮胎材料分布图要求,绘制出各种材料分布的界限曲线,得到轮胎材料分布图。步骤2、添加辅助线,并生成内外轮廓的绘图交换文件和分割线的绘图交换文件;其中生成分割线的绘图交换文件的方法包括步骤2.1~步骤2.3。步骤2.1、生成分割线,分割线生成时,由于轮胎本身是一个轴对称图形,因此先对半断面的材料分布图进行处理,之后对处理后的半断面的材料分布图进行镜像操作,生成全断面分割线,对半断面的材料分布图的具体处理过程如下:步骤2.1.1、在胎体中心线、水平轴位置和胎圈中心处划分线条;步骤2.1.2、在胎面与胎肩的接地部分分界处划分线条。步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、整理轮胎的结构设计图,并绘制轮胎材料分布图;步骤2、添加辅助线,并生成内外轮廓的绘图交换文件和分割线的绘图交换文件;其中生成分割线的绘图交换文件的方法包括步骤2.1~步骤2.3;步骤2.1、生成分割线,先对半断面的材料分布图进行处理,之后对处理后的半断面的材料分布图进行镜像操作,生成全断面分割线,对半断面的材料分布图的具体处理过程如下:步骤2.1.1、在胎体中心线、水平轴位置和胎圈中心处划分线条;步骤2.1.2、在胎面与胎肩的接地部分分界处划分线条;步骤2.2、对生成的分割线进行优化,具体的优化方法是:步骤2.2.1、将带束末端冠带末端划分为多线段,将带束冠带末端的圆弧用线段代替,线段之间完全连接,并且分割线与外轮廓相交部分保证共点,在分割线与轮胎材料分布图原有线条相交部分充分相交;步骤2.2.2、将钢丝圈水平分割线延伸至内轮廓外,分割开内衬层;同时,对内衬层结束部位的狭小线条进行调整;步骤2.3、分割线的绘图交换文件的生成方法为:在AutoCAD中,将除去内外轮廓之外的所有线条的分割线置于一个层中,生成分割线的绘图交换文件;步骤3、生成胎体增强材料层的绘图交换文件:将步骤1绘制的轮胎材料分布图中的胎体线条偏置1/2胎体层厚度,生成连续的线条,然后进行镜像生成全断面线条,之后逆时针旋转90°,保存为胎体增强材料层的绘图交换文件;步骤4、导出内外轮廓的绘图交换文件、分割线的绘图交换文件和胎体增强材料层的绘图交换文件,并以此作为输入文件,导入UG NX中进行快速二维网格划分。...

【技术特征摘要】
1.一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、整理轮胎的结构设计图,并绘制轮胎材料分布图;步骤2、添加辅助线,并生成内外轮廓的绘图交换文件和分割线的绘图交换文件;其中生成分割线的绘图交换文件的方法包括步骤2.1~步骤2.3;步骤2.1、生成分割线,先对半断面的材料分布图进行处理,之后对处理后的半断面的材料分布图进行镜像操作,生成全断面分割线,对半断面的材料分布图的具体处理过程如下:步骤2.1.1、在胎体中心线、水平轴位置和胎圈中心处划分线条;步骤2.1.2、在胎面与胎肩的接地部分分界处划分线条;步骤2.2、对生成的分割线进行优化,具体的优化方法是:步骤2.2.1、将带束末端冠带末端划分为多线段,将带束冠带末端的圆弧用线段代替,线段之间完全连接,并且分割线与外轮廓相交部分保证共点,在分割线与轮胎材料分布图原有线条相交部分充分相交;步骤2.2.2、将钢丝圈水平分割线延伸至内轮廓外,分割开内衬层;同时,对内衬层结束部位的狭小线条进行调整;步骤2.3、分割线的绘图交换文件的生成方法为:在AutoCAD中,将除去内外轮廓之外的所有线条的分割线置于一个层中,生成分割线的绘图交换文件;步骤3、生成胎体增强材料层的绘图交换文件:将步骤1绘制的轮胎材料分布图中的胎体线条偏置1/2胎体层厚度,生成连续的线条,然后进行镜像生成全断面线条,之后逆时针旋转90°,保存为胎体增强材料层的绘图交换文件;步骤4、导出内外轮廓的绘图交换文件、分割线的绘图交换文件和胎体增强材料层的绘图交换文件,并以此作为输入文件,导入UGNX中进行快速二维网格划分。2.根据权利要求1所述的一种轮胎有限元二维网格划分的快...

【专利技术属性】
技术研发人员:李治国王颖郭福全刘明许晓颖王黎
申请(专利权)人:洛阳理工学院
类型:发明
国别省市:河南,41

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