[发明专利]一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法

说明书

本发明提供了一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法，包括：整理轮胎的结构设计图，并绘制轮胎材料分布图；添加辅助线，并生成内外轮廓的绘图交换文件和分割线的绘图交换文件；生成胎体增强材料层的绘图交换文件；导出文件名为NWLK、FGX、PLIES、TQBB的绘图交换文件，并以此作为输入文件，导入UG NX中进行快速二维网格划分。利用本发明方法，能将以前需要进行数小时乃至1天左右的工作时间缩短到0.5小时左右，能够大幅度提高工作效率、降低操作的难度和劳动量。本发明不仅可用在轮胎工业中，还可以用于橡胶工业的其他产品，如密封圈、胶管胶带及胶鞋类产品等其它适合采用AutoCAD进行图形处理，并需要运用有限元分析方法进行仿真分析的场合。

技术领域

本发明涉及有限元分析和轮胎分析技术领域，具体的说是一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法。

背景技术

轮胎是汽车和飞机等类交通工具中的必不可少的重要组成部分，并对它们的性能造成重要影响。研究轮胎的力学性能、不断改进和创新轮胎结构设计，持续受到来自轮胎和汽车工业方面工程技术人员的高度重视。通常，对于庞大的轮胎结构设计方案，都是通过传统实验测试评价轮胎的力学性能，然后进行优选，但是这种方法相对来说，比较耗费财力，物力，而且开发的时间周期比较长。采用有限元分析的方法对设计方案进行评估和筛选，能够大量缩短产品开发周期，有利于产生更大的经济和社会效益。

在轮胎的有限元分析时前处理是必不可少的、非常重要的一个步骤，而前处理中网格划分也具有非常重要的地位，对后续的计算结果的准确性和计算效率都有重要的影响。由于轮胎结构具有层数多，材料种类多和内部几何结构不规则，结构和性能各向异性等特征，通常的商业有限元分析软件如，ABAQUS、ANSYS生成的单元均不够规范，且网格划分的效率比较低，达不到有限元分析的要求，最终会对分析结果的准确性和效率产生重要影响。商业软件中提供的网格单元编辑功能，在不规范单元数量较大时，对它们的调整往往费时费力，并且重复劳动会影响人们的工作情绪和效率，很容易导致人为失误的产生，对后续的有限元分析产生不良影响。但是网格划分是有限元分析工作的重要步骤，不可回避，但往往费时费力效率低下，因此，在轮胎行业，为了推广和扩大有限元分析的应用，提高其分析时效性，迫切需要研究出一种二维网格划分的快速实现方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法，可用于有限元分析的前处理中，能满足有限元前处理过程中网格划分的需要，该方法保证有限元分析的准确性和精度的同时，可提高分析效率、降低分析人员的劳动量。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种轮胎有限元二维网格划分的快速实现方法，包括如下步骤：

步骤1、整理轮胎的结构设计图，并绘制轮胎材料分布图；

步骤2、添加辅助线，并生成内外轮廓的绘图交换文件和分割线的绘图交换文件；其中生成分割线的绘图交换文件的方法包括步骤2.1~步骤2.3；

步骤2.1、生成分割线，先对半断面的材料分布图进行处理，之后对处理后的半断面的材料分布图进行镜像操作，生成全断面分割线，对半断面的材料分布图的具体处理过程如下：

步骤2.1.1、在胎体中心线、水平轴位置和胎圈中心处划分线条；

步骤2.1.2、在胎面与胎肩的接地部分分界处划分线条；

步骤2.2、对生成的分割线进行优化，具体的优化方法是：

步骤2.2.1、将带束末端冠带末端划分为多线段，将带束冠带末端的圆弧用线段代替，线段之间完全连接，并且分割线与外轮廓相交部分保证共点，在分割线与轮胎材料分布图原有线条相交部分充分相交；

步骤2.2.2、将钢丝圈水平分割线延伸至内轮廓外，分割开内衬层；同时，对内衬层结束部位的狭小线条进行调整；