轮胎建模和分析计算策略—COMPUTATIONAL STRATEGIES FOR TIRE MODELING AND ANALYSIS.doc

毕业设计（论文） 外文翻译 题 目 五座乘用车二轴式六速变速器总成设计 专 业 城市轨道交通车辆工程 班 级 2011级1班 学 生 何 华 指导教师 杜子学 重庆交通大学 2015年 译文 轮胎建模和分析计算策略 K.T.丹尼尔森,A.K.诺亚 and J.S.格林斯 先进的计算技术，弗吉尼亚大学，美国国家航空航天局兰利研究中心，汉普顿，VA 23681，美国研究中心计算机系科学、 摩拉维亚学院 伯利恒，PA18018 美国(收录于 1995 年 3 月 8 日) 摘要—计算策略是根据接触路面轮胎的建模和分析，从数字扫描的图像，介绍轮胎截面几何特性简单、准确的测定过程。本文介绍了三个新的为了减少轮胎路面接触的有限元解的计算工作的策略。这些策略利用足迹负载通常不刺激离路面接触地区重大轮胎响应的观察。有限元策略不同于其近似和所需的数量的计算机资源的水平。策略的有效性通过无摩擦和摩擦接触的航天飞机轨道器前起落架轮胎的数值说明。内部研究代码和商业有限元程序进行数值模拟研究，由爱思唯尔科学有限公司出版。 1、导言 有限元方法被用于分析充气轮胎已有二十多年的历史，最初由轮胎受到膨胀和载荷而被模型化为旋转的壳体[1-4]。经典层合板理论来模拟帘线/橡胶复合材料，并用傅立叶级数计算响应量的周向变化。细的三角形板元素也被用于模型的轮胎路面接触[ 5,6?]。更详细的轴对称分析涉及的通胀压力，离心力和固化应力，使用早期的有限元代码与恒应变三角形进行（例如参考文献[ 7 ]）。此外，三角形单元，采用平面应变[ 8 ]和[ 9 ]在圆周方向上的傅立叶级数展开的状态，被用来近似的三维轮胎路面接触。 通用有限元程序的开发提供了手段进行轮胎路面接触的详细分析。早期的简单代码NONSAP[ 10 ]，ADINA[ 11 ]和AGGIE[ 12 ]被用来模拟三维轮胎的行为，因为他们拥有的能力，如三维实体单元，对帘线/橡胶复合材料和橡胶弹性非保守载荷和现实的本构关系。没有可用的代码，可是，拥有所有必要的功能，一般轮胎的行为建模。因此，轮胎分析师不得不对现有代码进行修改修改（例如，文献[?13），或者开发专用的代码。此外还有众多由轮胎工业变编制的的内部编码，商业软件比如ABAQUS，MARC，ADINA和MSC／NASTRAN已广泛用于轮胎分析。这些专有代码图形预和后处理器以及许多必威体育精装版的发展在单元技术，本构关系，接触算法和非线性的解决方案。三维有限元分析轮胎路面接触现在是经常使用的轮胎设计过程的一部分（例如，文献[14-17]）。 尽管在过去的二十年里，有限元技术的发展方面取得了进步，轮胎接触数值模拟仍是一个具有挑战性的和计算量相当庞大的任务。即使在今天的强大的高性能计算机面前，轮胎的结构复杂性和固有的非线性轮胎有限元分析的典型反应仍然需要占用大量的计算机资源。分析人士通常必须做一些简化假设，在合理的时间内得到结果。这包括用更少的元素比不然将被用于更精确的分析模型的使用。目前工业中使用的典型的做法是静态负载轮胎与保守的通胀压力和模拟摩擦或没有轮胎路面和轮胎轮辋之间的滑动接触。通常，一个同质化的技术被用来获取轮胎帘线/橡胶复合材料在不同区域的等效材料性质，和一个单一的元素用于多层钢筋之间。胎面通常被认为是光滑或仅由周向槽。然而，这些分析是计算机密集型的，它们受计算时间的限制。 有几种方法已被用来减少有限元轮胎分析计算机的要求。参考文献[ 18 ]运用凭借轮胎厚度来得到一个单一的叠层实体单元。由于联立方程组的数量减少，对计算机的要求明显降低。一个类似的程序已经频繁执行的代码（如ABAQUS）允许钢筋刚度叠加在一个实体单元的任意位置。先进的壳单元也被设计用于轮胎[19,20]的特殊应用。文献[ 20 ]的壳单元可以堆叠在彼此的顶部，与固体元素易于连接。而这些元素类型可以准确高效地提供关于轮胎性能的许多重要的细节，用配方中的运动学假设限制了预测的准确性。一个程序，不让这样的运动学假设是减少的基础技术（例如参考文献[ 21 ]）。该技术可以非常有效的，因为原来的轮胎的响应，通过多自由度的描述，可以通过确定一个小数量的基向量的振幅近似。该程序的有效性是非常依赖于基础载体的选择。 轮胎接触分析的一个重要方面是摩擦效应建模。轮胎载荷所经历的最重要的类型是滚动，转弯，刹车和轮胎轮辋的相互