【技术实现步骤摘要】
一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法
本专利技术涉及一种子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，具体涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元三维网格模型自动建模方法，属于轮胎花纹有限元自动建模
技术介绍
随着汽车和轮胎产业的快速发展，子午线轮胎由于其优良的使用性能，已经成为轮胎市场的主导产品。但是子午线轮胎胎面花纹几何结构复杂，网格单元质量要求高，有限元建模过程难度较大，目前主要由人工手动完成，耗费大量时间和精力。子午线轮胎胎面花纹有限元建模的重点和难点是三维几何造型构建和有限元网格划分。一方面，轮胎花纹设计图通常为二维展开(沿轮胎周向、轴向展开)图，而实际胎面花纹部分具有双曲率特性，且花纹几何结构复杂多样，故由二维结构设计图构建三维几何造型较为困难；另一方面，对于复杂的胎面花纹，现有网格自动划分算法无法生成完全的六面体网格单元，在复杂的边界接触条件下往往不能满足求解精度甚至产生网格畸变导致无法求解。中国专利文献CN107657130A公开了一种面向轮胎花纹...
【技术保护点】
1.一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)几何清理：/n轮胎花纹二维结构设计图包括胎面花纹展开图和轮胎花纹子午面图；首先在AutoCAD中截取单一节距花纹的右半部分结构图，然后对花纹展开图和花纹子午面图分别进行几何清理；/n(2)二维网格划分：/n以花纹子午面图中的轮胎旋转轴和轮胎中分面的交点为原点，以轮胎轴向为x轴，轮胎径向为y轴，轮胎中分面的轮廓切线方向为z轴，建立三维直角坐标系Oxyz；/n在坐标系xOz面内对胎面花纹展开图进行网格划分，划分网格时为确保单一节距花纹旋转后能得到完整的花纹轮胎模型，应使胎面花纹...
【技术特征摘要】
1.一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)几何清理：
轮胎花纹二维结构设计图包括胎面花纹展开图和轮胎花纹子午面图；首先在AutoCAD中截取单一节距花纹的右半部分结构图，然后对花纹展开图和花纹子午面图分别进行几何清理；
(2)二维网格划分：
以花纹子午面图中的轮胎旋转轴和轮胎中分面的交点为原点，以轮胎轴向为x轴，轮胎径向为y轴，轮胎中分面的轮廓切线方向为z轴，建立三维直角坐标系Oxyz；
在坐标系xOz面内对胎面花纹展开图进行网格划分，划分网格时为确保单一节距花纹旋转后能得到完整的花纹轮胎模型，应使胎面花纹展开图两端面上节点密度一致；
在坐标系xOy面内对轮胎花纹子午面图进行网格划分，用多段圆弧拟合轮胎子午面外轮廓曲线；拾取花纹展开图于xOy平面内的直线上节点坐标，利用圆弧表达式转换成外轮廓曲线上节点坐标；过外轮廓曲线上节点作对应圆弧方向线，以保证节点按照方向线方向向下投影；对轮胎子午面进行分层，每层辅助线同样由多段圆弧构成，且保证圆弧辅助线通过花纹沟槽上的特殊点；
(3)单元、节点信息提取：
在AutoCAD中将划分好网格的花纹展开图和花纹子午面图分别保存为图形交换文件格式“*.dxf”，并导入HyperMesh中进行信息提取；
首先创建一个包括胎面花纹展开图在内的面，并对创建的面用胎面花纹展开图中的网格线进行切割，将所建面切割成一个个独立的网格单元；再依据面单元所在位置对应的花纹沟槽不同类型与深度对切割后的面单元进行分组，定义成不同的组成成分，并对每一组分进行网格自动划分；最后导出包含所有单元、节点信息的INP文件；
通过MATLAB编制程序将INP文件中的各类数据分别保存到不同的Excel表格中，便于后期程序调用；
(4)节点三维坐标求取：
通过MATLAB编制程序，首先把花纹展开图网格模型映射成实际曲面网格模型，然后将实际曲面网格模型中的节点沿投影线对每一层辅助曲面进行投影，投影生成的坐标即是所求节点的坐标；...
【专利技术属性】
技术研发人员：张勤河，梅飞，林文俊，万远富，姜胜林，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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