一种轮胎滑水流固耦合仿真分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109284550A(43)申请公布日2019.01.29(21)申请号201811069539.7(22)申请日2018.09.13(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人周海超钱浩王国林乔磊陈幸鹏(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种轮胎滑水流固耦合仿真分析方法(57)摘要本发明提供了一种轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，包括如下步骤：建立轮胎和路面的力学模型；建立流体域模型；模拟轮胎滑水过程：模拟轮胎充气加载过程，通过流体逐渐加速冲击轮胎模拟轮胎滑水流固耦合过程，得出轮胎滑水速度。所述建立轮胎和路面的力学模型具体为：建立三维壳体轮胎模型；在胎面法线方向和距离胎面中心为预设范围的高度上建立路面壳体模型。所述建立流体域模型具体为：根据轮胎的力学模型建立六面体模型，所述六面体模型底面与路面接触，所述六面体模型顶面与轮胎的力学模型相交，得到的剩余模型为流体域模型。本发明能够综合考虑轮胎的非线性变形以及流体动压力的双向流固耦合作用，可以快速、准确地模拟轮胎滑水现象。CN109284550ACN109284550A权利要求书1/1页1.一种轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，其特征在于，包括如下步骤：建立轮胎和路面的力学模型；建立流体域模型；模拟轮胎滑水过程：模拟轮胎充气加载过程，通过流体逐渐加速冲击轮胎模拟轮胎滑水流固耦合过程，得出轮胎滑水速度。2.根据权利要求1所述的轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，其特征在于，所述建立轮胎和路面的力学模型具体为：建立三维壳体轮胎模型；在胎面法线方向和距离胎面中心为预设范围的高度上建立路面壳体模型。3.根据权利要求1所述的轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，其特征在于，所述建立流体域模型具体为：根据轮胎的力学模型建立六面体模型，所述六面体模型底面与路面接触，所述六面体模型顶面与轮胎的力学模型相交，通过六面体模型与轮胎的力学模型进行布尔减操作，得到的剩余模型为流体域模型。4.根据权利要求2或3所述的轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，其特征在于，还包括网格划分和边界条件的定义；对轮胎、路面和流体域模型分别定义材料属性，定义轮胎-路面接触算法，对轮胎、路面和流体域模型分别网格划分和边界条件定义。5.根据权利要求4所述的轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，其特征在于，所述轮胎-路面接触算法为：所述轮胎胎面作为接触面，所述路面作为目标面；所述轮胎-路面接触定义为库伦摩擦模型，摩擦系数定义为真实的路面摩擦系数；在仿真过程中轮胎-路面间的距离始终维持在预设范围内；所述轮胎和路面边界条件为：所述路面为固定约束；在所述轮胎内表面施加额定气压；在所述轮胎的轮辋处施加额定载荷，并允许轮辋沿法向运动；轮胎胎面为流固耦合面；所述流体域模型网格划分采用补片协调的四面体网格划分。6.根据权利要求4所述的轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，其特征在于，所述流体域模型的边界条件定义具体为：在所述流体域模型上确定速度入口、压力出口和壁面，所述速度入口处定义流体的运动，流体的运动形式为：在所述轮胎充气、加载过程中流体流速度为零，待所述轮胎充气加载稳定后流体流逐渐加速并趋于稳定。7.根据权利要求1所述的轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，其特征在于，所述模拟轮胎充气加载过程具体为：定义时间步长、总时间以及求解类型；在所述轮胎内表面充气加压至额定气压，并保持所述额定气压至分析结束；在轮胎充气至额定气压时，在所述轮胎的轮辋处施加载荷至额定载荷，并保持所述额定载荷至分析结束。8.根据权利要求1所述的轮胎滑水流固耦合仿真分析方法，其特征在于，轮胎滑水速度的计算方法为：待所述流体域模型与所述轮胎交接面处流体的动压力等于或大于轮胎所受载荷时，则此状态下流体的流动速度即为轮胎滑水速度。2CN109284550A说明书1/5页一种轮胎滑水流固耦合仿真分析方法技术领域[0001]本发明涉及轮胎仿真领域，特别涉及一种轮胎滑水流固耦合仿真分析方法。背景技术[0002]汽车在湿滑的路面上行驶时，由于水膜的润滑作用，使得胎面与路面之间的摩擦系数显著降低，轮胎会非常容易发生打滑现象，这种现象称之为滑水。当轮胎轮速较低时，在流体动压力作用下，轮胎与路面会发生部分脱离，称为部分滑水，当轮胎轮速超过某一极限值时，流体动压力会使得轮胎与路面完全脱离接触，发生完全滑水现象，此时会导致轮胎完全丧失驱动力、制动力以及转向力，直接威胁到乘客与驾驶人员的人身安全。因此，提升轮胎的抗滑水性能对保证车辆在湿滑路面上行驶安全与稳定具有重要意义。[0003]为此，国内外学者以及轮胎厂商对于如何提高轮胎的抗滑水性能展开了大量科研工作。研究发