一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法、设计方法、设备和程序产品技术

本发明专利技术涉及轮胎智能设计技术领域，尤其涉及一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法、设计方法、设备和程序产品。本发明专利技术提出一种子午线轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，利用仿真分析的生死单元方法，能够在不改变计算模型的基础上快速对钉扎后的胎体帘线受力进行精准分析，为轮胎设计提供依据。为轮胎设计提供依据。为轮胎设计提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法、设计方法、设备和程序产品


[0001]本专利技术涉及轮胎智能设计
，尤其涉及一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法、设计方法、设备和程序产品。

技术介绍

[0002]轮胎是车辆与地面接触的唯一部件，车辆行驶时轮胎不可避免的会受到尖锐硬物体的扎刺，例如钉扎。对于轿车子午线轮胎而言，其骨架材料一般包括钢丝带束层、聚酯帘线胎体和尼龙冠带层，其中钢丝带束层和胎体帘线是主要承力部件，当受到钉扎时，带束层钢丝很难被切断，而胎体聚酯帘线则极容易被破坏。由于单根或数根胎体帘线断裂会使断裂帘线附近的帘线承力比钉扎之前增大，当帘线承力超过其断裂极限时会发生拉断，进而引发连锁断裂，导致大面积胎体帘线断裂，当断裂帘线数量增加到一定程度时，轮胎会快速漏气或瞬间爆炸，引发车辆安全事故。
[0003]一般常见钉子或能够扎破轮胎的尖锐物直径或最大截面尺寸约1mm～6mm，因此在设计轮胎时就要保证当轮胎受到一定面积的钉扎时不会发生连锁断裂，例如轮胎在为车辆配套时，一般主机厂要求轮胎受到5mm的钉扎后不能发生快速漏气或爆炸，胎体帘线的安全倍数要保持在一定数值以上，这就需要获得一定根数胎体帘线断裂后附近帘线受力的精确值，根据此值确定轮胎设计时的胎体帘线的线密度或评估方案设计的合理性。
[0004]由于成品轮胎中胎体帘线埋置于橡胶内部，无法通过实验直接测得帘线的受力，如果将胎体帘线的覆胶去除，然后在帘线贴应变片进行测量，则破坏了轮胎原始结构，导致胎体帘线受力变化，与实际不相符。有限元仿真方法能够对轮胎胎体受力进行较准确的分析，但如果直接模拟钉子扎入轮胎则会引发网格发生极大的变形，导致计算不收敛，无法获得计算结果。因此，本专利技术提出一种子午线轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，利用仿真分析的生死单元方法，能够在不改变计算模型的基础上快速对钉扎后的胎体帘线受力进行精准分析，为轮胎设计提供依据。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即一般常见钉子或能够扎破轮胎的尖锐物直径或最大截面尺寸约1mm～6mm，因此在设计轮胎时就要保证当轮胎受到一定面积的钉扎时不会发生连锁断裂，例如轮胎在为车辆配套时，一般主机厂要求轮胎受到5mm的钉扎后不能发生快速漏气或爆炸，胎体帘线的安全倍数要保持在一定数值以上，这就需要获得一定根数胎体帘线断裂后附近帘线受力的精确值，根据此值确定轮胎设计时的胎体帘线的线密度或评估方案设计的合理性。由于成品轮胎中胎体帘线埋置于橡胶内部，无法通过实验直接测得帘线的受力，如果将胎体帘线的覆胶去除，然后在帘线贴应变片进行测量，则破坏了轮胎原始结构，导致胎体帘线受力变化，与实际不相符。有限元仿真方法能够对轮胎胎体受力进行较准确的分析，但如果直接模拟钉子扎入轮胎则会引发网格发生极
大的变形，导致计算不收敛，无法获得计算结果。进而提供一种子午线轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，能够在不改变计算模型的基础上快速对钉扎后的胎体帘线受力进行精准分析，为轮胎设计提供依据。
[0006]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：
[0007]一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，该方法包括以下的步骤：
[0008]第一步，对轮胎材料分布图进行网格划分，确定分析钉扎位置和帘线断裂长度L
c
和宽度L
d
，根据分析的钉扎位置和帘线断裂宽度L
d
在胎体相应位置加密网格，钉扎位置的二维网格尺寸L
w
小于等于L
d
，进行二维轴对称充气分析；
[0009]第二步，在充气分析的基础上，使二维轴对称模型旋转一周，根据分析的钉扎帘线断裂长度L
c
在轮胎接地中心部位加密周向网格，使L
c
＝n*L
k
，n大于等于1，其中L
k
为轮胎接地中心部位胎体网格周向长度，L
w
的计算方法为：L
k
＝θ*r
c
；
[0010]其中θ为在接地中心部位网格所占角度的弧度值，r
c
为胎体帘线在胎冠中心部位的半径；
[0011]第三步，对三维模型进行充气分析和负载分析；
[0012]第四步，根据充气后三维模型的节点和单元信息，找到接地中心部位胎体帘线的单元编号，根据分析的胎体帘线断裂宽度L
c
和轮胎接地中心部位胎体网格周向长度L
k
之间的关系n，确定要选中的单元数量m，m＝n，根据断裂宽度L
d
和二维网格尺寸L
w
的关系，确定确定了接地中心部位要进行特殊设计的胎体帘线单元编号；
[0013]第五步，利用仿真软件的生死单元技术，在第二步中轮胎三维仿真分析输入模型中，设置第三步中选中的单元的属性为死，即此单元不参与计算，单元无效；
[0014]第六步，对第五步设置的完成的模型进行充气分析；
[0015]第七步，在第六步分析结果上，对分析模型进行规定载荷的负载分析；
[0016]第八步，提取设置属性为死的单元附近的单元中沿胎体帘线方向的应力最大值M
s
；
[0017]第九步，根据单根胎体帘线的截面面积A，计算受力最大的胎体帘线的受力F：F＝A*M
s
；
[0018]第九步，将第八步中计算的F与胎体帘线的断裂强度实测值F
d
进行对比，安全倍数计算安全倍数p：p＝F
d
/F；
[0019]通过上述计算过程即可获得轮胎钉扎后胎体帘线的最大受力和安全倍数。
[0020]作为优选，所述的轮胎为子午线轮胎。
[0021]进一步，本专利技术还公开了一种轮胎设计方法，该方法采用所述的一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法获得钉扎后安全倍数，当计算钉扎后安全倍数低于要求安全倍数时需要加密胎体帘线，当计算钉扎后安全倍数远低于要求时可适当增大胎体帘线间距。
[0022]作为优选，所述的轮胎为子午线轮胎。
[0023]进一步，本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述方法。
[0024]进一步，本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。
[0025]进一步，本专利技术还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机
程序或指令被处理器执行时实现所述方法。
[0026]本专利技术由于采用了上述的技术方案，能够在不改变计算模型的基础上快速对钉扎后的胎体帘线受力进行精准分析，为轮胎设计提供依据。
附图说明
[0027]图1为轮胎断面网格图及单元长度L
w
示意图。
[0028]图2为轮胎二维轴对称充气后断面图。
[0029]图3为r
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：第一步，对轮胎材料分布图进行网格划分，确定分析钉扎位置和帘线断裂长度L
c
和宽度L
d
，根据分析的钉扎位置和帘线断裂宽度L
d
在胎体相应位置加密网格，钉扎位置的二维网格尺寸L
w
小于等于L
d
，进行二维轴对称充气分析；第二步，在充气分析的基础上，使二维轴对称模型旋转一周，根据分析的钉扎帘线断裂长度L
c
在轮胎接地中心部位加密周向网格，使L
c
=n*L
k
，n大于等于1，其中L
k
为轮胎接地中心部位胎体网格周向长度，L
w
的计算方法为：L
k
=θ*r
c
；其中θ为在接地中心部位网格所占角度的弧度值，r
c
为胎体帘线在胎冠中心部位的半径；第三步，对三维模型进行充气分析和负载分析；第四步，根据充气后三维模型的节点和单元信息，找到接地中心部位胎体帘线的单元编号，根据分析的胎体帘线断裂宽度L
c
和轮胎接地中心部位胎体网格周向长度L
k
之间的关系n，确定要选中的单元数量m，m=n，根据断裂宽度L
d
和二维网格尺寸L
w
的关系，确定确定了接地中心部位要进行特殊设计的胎体帘线单元编号；第五步，利用仿真软件的生死单元技术，在第二步中轮胎三维仿真分析输入模型中，设置第三步中选中的单元的属性为死，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡德斌，王建中，郭磊磊，刘芳，王剑波，李进，王毅，崔志博，
申请(专利权)人：杭州海潮橡胶有限公司，
类型：发明
国别省市：