【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及輪胎仿真設計，尤其涉及一種輪胎花紋縱溝邊緣優化設計方法、系統和計算機程序產品。
技術介紹
1、輪胎作為車輛與地面接觸的唯一部件，承載著車輛的各項功能，如承載負荷、轉向、制動等。輪胎的接地壓力分布直接影響輪胎的性能和使用壽命，特別是輪胎花紋縱溝邊緣的接地壓力。如果輪胎縱溝邊緣的接地壓力過大，容易導致輪胎邊緣磨損過快，而其他部位的磨損較輕，從而出現不均勻磨損現象。這樣不僅降低了輪胎的使用壽命，還可能影響車輛的操控性能和安全性。
2、具體來說，輪胎縱溝邊緣接地壓力過大時，可能導致以下問題：
3、1、操控性和安全性受損：輪胎磨損不均勻，尤其是在高速行駛或緊急制動時，輪胎的抓地力減弱，容易導致車輛發生側滑或打滑，影響駕駛安全。
4、2、行駛平穩性降低：輪胎磨損后，其表面變得不平整，車輛行駛過程中可能產生顫動或顛簸，影響乘坐舒適性和行駛穩定性，尤其是在高速行駛時，這種不穩定性更加明顯。
5、3、經濟性降低：不均勻的磨損會增加輪胎與地面的摩擦力，從而增加車輛的行駛阻力，導致油耗上升，增加運營成本。
6、為了避免這些問題，合理優化輪胎花紋縱溝邊緣的接地壓力，均衡地分配輪胎接地壓力成為一項重要的研究課題。
7、目前，評估輪胎縱溝邊緣接地壓力的主要方法有兩種：試驗方法和數值模擬方法。
8、1、試驗方法：試驗方法需要經過設計輪胎花紋縱溝邊緣、開發模具、輪胎成型、硫化及測試等多個過程。雖然這種方法可以直接得到實際的接地壓力值，但由于其復雜性和時間消耗，成本
9、2、數值模擬方法：數值模擬方法通過對輪胎的二維花紋縱溝斷面進行建模，旋轉生成完整的三維輪胎模型，或者直接建立帶花紋的輪胎整體有限元模型，進行接地壓力的模擬計算。雖然該方法能夠在較短的時間內獲得輪胎縱溝邊緣的接地壓力數據，較試驗方法更具時效性，但其建模過程復雜，且優化迭代困難。特別是在輪胎花紋復雜的情況下，數值模擬方法需要消耗大量的計算資源和時間成本。此類方法的模型優化通常面臨著迭代困難、計算精度不足和效率較低等問題，無法快速有效地得到優化結果。
10、盡管，申請人申請的中國專利技術專利（如專利2021116135564、專利2022100923567和專利2022105620611）提出了若干針對輪胎性能的仿真分析方法，其中雖然有一些方法可以用于評估和優化輪胎花紋縱溝邊緣的接地壓力，但仍然存在建模難度大、優化效率低、計算成本高等問題，急需一種更為高效、簡便且準確的優化設計方法。
技術實現思路
1、為了解決上述的技術問題，本專利技術的目的是提供一種輪胎花紋縱溝邊緣優化設計方法，該方法具有建模難度低、結構優化迭代容易、計算效率高且結果準確等優點。通過該方法，不僅能夠有效優化輪胎花紋縱溝邊緣的接地壓力分布，還能夠顯著降低開發成本和時間，提高輪胎設計效率。
2、為了實現上述的目的，本專利技術采用了以下的技術方案：
3、一種輪胎花紋縱溝邊緣優化設計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
4、1）根據輪胎接地壓力實際測試結果，沿著花紋塊截面方向按一定間距提取n個位置的接地壓力值作為對標值，并獲得單位寬度載荷f；
5、2）根據單個花紋塊結構和尺寸設計建立花紋塊的幾何平面模型，采用平面應變單元對花紋塊模型劃分網格，在邊緣區域的網格要求細密，對于中間區域網格密度相對寬松；
6、3）在花紋塊接觸面附近放置剛性平直路面，設置花紋接觸面和路面的接觸對及接觸屬性，對花紋塊底面施加全約束，對路面參考點施加載荷f；
7、4）根據接地壓力值過大則調整單個花紋塊模接觸面內凹，接地壓力值過小則外凸的規律，調整接觸面節點在y方向的坐標建立新的模型，使得新建模型的接地壓力結果與實測結果相近；
8、5）提取計算模型上與對標點位置相對應的接地壓力值，并根據設定的容差α，計算對標點的容差值，若容差值超過α，則重復調整，直至滿足要求；
9、6）根據優化后的模型，計算輪胎外輪廓坐標，完成輪胎外輪廓曲線。
10、作為優選，所述步驟4）中所述接地壓力值的調整規則為：接地壓力值過大時，調整花紋塊模接觸面內凹；接地壓力值過小時，調整花紋塊模接觸面外凸。
11、作為優選，所述步驟5）中每個對標點的容差值αn的計算公式為：
12、
13、其中，psn為實際接地壓力值，pfn為計算得到的接地壓力值。
14、作為優選，所述步驟5）中如果有對標點的容差值αn＞α，那么重復步驟5）直至滿足要求，滿足要求的模型作為后續優化的初始模型，并記錄初始模型標記點y方向坐標 i n。
15、作為優選，所述步驟6）中接地壓力偏度值γ的計算公式為：
16、；
17、；
18、其中，是接地壓力平均值；m是單個花紋塊邊緣考慮的節點總數的總數；i為花紋塊邊緣第i個節點；si是第i個節點的接地壓力；pi是第i個節點的接地壓力。
19、作為優選，所述步驟6）中目標達成后記對標點的y方向坐標分別為nn；計算初始模型和優化后的模型在各個對標點y坐標的差值為δn=in-nn；步驟7）中將計算得到各個對標點的δn值應用到對應到實際輪胎外輪廓上計算出新的輪廓對標點的坐標值，最后完成輪胎外輪廓曲線。
20、進一步，本專利技術還公開了一種輪胎花紋縱溝邊緣優化設計系統，該方法實現所述的方法，包括：
21、數據采集模塊，用于獲取輪胎接地壓力實際測試結果，并按一定間距提取n個位置的接地壓力值；
22、模型構建模塊，用于根據花紋塊結構和尺寸設計建立花紋塊的幾何平面模型，并進行網格劃分，邊緣區域網格密度較細，其他區域網格密度較寬松；
23、優化計算模塊，用于對花紋塊接地壓力值進行調整，依據接地壓力值過大則調整花紋塊模接觸面內凹，接地壓力值過小時調整接觸面外凸，優化后的模型計算接地壓力分布并與實際測試結果對比；
24、容差檢測模塊，用于計算對標點的容差值，并根據設定容差α判斷是否需要重新調整接地壓力分布，直到滿足容差要求；
25、輪廓生成模塊，用于基于優化后的模型生成新的輪胎外輪廓曲線。
26、作為優選，所述系統進一步包括有限元分析模塊，用于通過有限元分析軟件模擬花紋塊的接地壓力分布，并進行優化計算。
27、進一步，本專利技術還公開了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序或指令，該計算機程序或指令被處理器執行時實現所述方法。
28、進一步，本專利技術還公開了一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，該計算機程序或指令被處理器執行時實現所述方法。
29、本專利技術由于采用了上述的技術方案，該方法具有建模難度低、結構優化迭代容易、計算效率高且結果本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種輪胎花紋縱溝邊緣優化設計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4）中所述接地壓力值的調整規則為：接地壓力值過大時，調整花紋塊模接觸面內凹；接地壓力值過小時，調整花紋塊模接觸面外凸。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5）中每個對標點的容差值αn的計算公式為：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5）中如果有對標點的容差值αn＞α，那么重復步驟5）直至滿足要求，滿足要求的模型作為后續優化的初始模型，并記錄初始模型標記點Y方向坐標In。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟6）中接地壓力偏度值γ的計算公式為：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟6）中目標達成后記對標點的Y方向坐標分別為Nn；計算初始模型和優化后的模型在各個對標點Y坐標的差值為δn=In-Nn；步驟7）中將計算得到各個對標點的δn值應用到對應到實際輪胎外輪廓上計算出新的輪廓對標點的坐標值，最后完成輪胎外輪廓曲線。
7.一種輪胎花
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述系統進一步包括有限元分析模塊，用于通過有限元分析軟件模擬花紋塊的接地壓力分布，并進行優化計算。
9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被處理器執行時實現權利要求1-6任一項所述方法。
10.一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被處理器執行時實現權利要求1-6任一項所述方法。
...【技術特征摘要】
1.一種輪胎花紋縱溝邊緣優化設計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4）中所述接地壓力值的調整規則為：接地壓力值過大時，調整花紋塊模接觸面內凹；接地壓力值過小時，調整花紋塊模接觸面外凸。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5）中每個對標點的容差值αn的計算公式為：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5）中如果有對標點的容差值αn＞α，那么重復步驟5）直至滿足要求，滿足要求的模型作為后續優化的初始模型，并記錄初始模型標記點y方向坐標in。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟6）中接地壓力偏度值γ的計算公式為：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟6）中目標達成后記對標點的y方向...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭磊磊，崔志博，蔣志強，包琛芳，任福君，馬垚，胡然，馮一佳，
申請(專利權)人：中策橡膠集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。