轮胎接地面滑移区与粘着区的识别及可视化方法、应用和程序产品技术

本发明专利技术涉及轮胎仿真设计技术领域，尤其涉及一种轮胎接地面滑移区与粘着区的识别及可视化方法、应用和程序产品。该方法通过处理数值模拟计算结果数据获得接地面内轮胎节点的滑移状态，并利用程序实现可视化显示，为轮胎设计工程师提供技术支撑。设计工程师提供技术支撑。设计工程师提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
轮胎接地面滑移区与粘着区的识别及可视化方法、应用和程序产品


[0001]本专利技术涉及轮胎仿真设计
，尤其涉及一种轮胎接地面滑移区与粘着区的识别及可视化方法、应用和程序产品。

技术介绍

[0002]轮胎的主要功能之一是实现车辆的转向功能，车辆转向时轮胎发生侧偏变形，轮胎胎面与路面会发生不可避免的相对滑移，滑移与轮胎磨损、侧向力损失等密切相关，对于理解和建立轮胎动力学模型也十分重要。如果能识别轮胎的滑移区与粘着区，则可评判轮胎的磨耗和侧偏特性，进一步可为轮胎结构设计提供依据。
[0003]然而，目前只能通过实验观测法来识别轮胎与路面的滑移区与粘着区，即在路面中心挖掘一定面积的孔洞，孔洞之上覆盖高强度玻璃板，玻璃板下放置高速摄像机，轮胎从玻璃板上滚过，高速摄像机拍摄接地面图片，通过图像处理来识别。实验方法存在周期长、成本高等缺点，且当调整轮胎结构时需重新制作轮胎再进行测试，花费巨大的人力物力。有限单元法数值模拟是解决这问题的一个很好的手段，但通用仿真软件中无法直接获得目标数据，更无法可视化。

技术实现思路

[0004]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种轮胎接地面滑移区与粘着区的识别及可视化方法，该方法通过处理数值模拟计算结果数据获得接地面内轮胎节点的滑移状态，并利用程序实现可视化显示，为轮胎设计工程师提供技术支撑。
[0005]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：
[0006]一种轮胎接地面滑移区与粘着区的识别方法，该方法包括以下的步骤：
[0007]第一步，提取轮胎数值模拟结果
[0008]通过编制程序提取轮胎与路面接触面内轮胎胎面各节点的1方向切向力τ1i和2方向切向力τ2i，垂直压力值pi，其中i为节点编号；
[0009]第二步，判断节点滑移状态
[0010]根据下式确定节点滑移状态，并为节点赋予滑移状态变量h
i
：
[0011][0012]τ
i
＝p
i
×
u
i
，节点滑移h
i
＝1
[0013]τ
i
<p
i
×
u
i
，节点粘着h
i
＝2
[0014]其他未接触节点，h
i
＝0；
[0015]其中u
i
为节点所属材料与路面的摩擦系数。
[0016]作为优选，所述第一步通过Python语言编制程序提取。
[0017]进一步，本专利技术提供了一种轮胎接地面滑移区与粘着区的可视化方法，该方法包
括上述的方法，并包括以下的步骤：
[0018]第三步，对节点滑移状态变量进行显示
[0019]提取轮胎胎面与路面的接触节点坐标，根据接触面的节点与单元形成关系，单元编号：节点1，节点2，节点3和节点4，用直线段连接4个节点，即节点1
‑
节点2
‑
节点3
‑
节点4
‑
节点1，利用图形显示程序绘制网格，并在节点处设定变量值；根据第二步判定结果，如果节点滑移则将节点值赋予1，如果节点粘着则将节点值赋予0.2，如果节点未接触路面则赋予值0；利用程序，在接触面内进行二维插值，显示接地面内节点滑移状态变量hi的可视化图形。
[0020]作为优选，所述步骤三利用Python PyVista编制程序，在接触面内进行二维插值，显示接地面内节点滑移状态变量hi的可视化图形。
[0021]进一步，本专利技术提供了所述的方法在轮胎仿真设计中的应用。
[0022]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。
[0023]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，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。
[0024]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。
[0025]本专利技术由于采用了上述的技术方案，该方法通过处理数值模拟计算结果数据获得接地面内轮胎节点的滑移状态，并利用程序实现可视化显示，为轮胎设计工程师提供技术支撑。
附图说明
[0026]图1为21550R15轮胎胎面与路面接触面图；
[0027]图2为21550R15轮胎变形后胎面与路面接触面；
[0028]图3为21550R15轮胎与路面接触节点示意图；
[0029]图4为21550R15轮胎侧偏2度时的滑移区与粘着区；
[0030]图5为21550R15轮胎直行制动时的滑移区与粘着区；
[0031]图6为21550R15轮胎静态接地时的粘着区，无滑移区。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。
[0033]本专利技术以21550R15轮胎为例。
[0034]第一步，提取轮胎数值模拟结果。通过Python语言编制程序提取轮胎与路面接触面内(如图1与图2所示)轮胎胎面各节点(如图3)的1方向切向力τ
1i
和2方向切向力τ
2i
，垂直压力值p
i
，其中i为节点编号，部分结果如表1所示。
[0035]表1 21550R15轮胎与路面接触节点的法向力与切向力值
[0036]单元编号iτ1τ2p7505.4898E
‑
024.5785E
‑
023.032
7520.12404.9874E
‑
024.3337540.18244.9292E
‑
025.0517560.17514.6418E
‑
024.4657585.4197E
‑
024.4839E
‑
023.624760
‑
9.1036E
‑
024.4821E
‑
022.933762
‑
8.9643E
‑
024.6206E
‑
022.248764
‑
5.6370E
‑
024.3183E
‑
021.5766
‑
2.3701E
‑
022.9278E
‑
020.858768
‑
3.1184E
‑
031.6103E
‑
020.4295770
‑
3.9117E
‑
041.8801E
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮胎接地面滑移区与粘着区的识别方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：第一步，提取轮胎数值模拟结果通过编制程序提取轮胎与路面接触面内轮胎胎面各节点的1方向切向力τ1i和2方向切向力τ2i，垂直压力值pi，其中i为节点编号；第二步，判断节点滑移状态根据下式确定节点滑移状态，并为节点赋予滑移状态变量h
i
：τ
i
＝p
i
×
u
i
，节点滑移h
i
＝1τ
i
<p
i
×
u
i
，节点粘着h
i
＝2其他未接触节点，h
i
＝0；其中u
i
为节点所属材料与路面的摩擦系数。2.根据权利要求1所述的一种轮胎接地面滑移区与粘着区的识别方法，其特征在于，第一步通过Python语言编制程序提取。3.一种轮胎接地面滑移区与粘着区的可视化方法，该方法包括权利要求1
‑
2任意一项权利要求所述的方法，并包括以下的步骤：提取轮胎胎面与路面的接触节点坐标，根据接触面的节点与单元形成关系，单元编号：节点1，节点2，节点3和节点4，用直线段连接4个节点，即节点1
‑

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