如何优化冬季轮胎设计

在世界上的许多地方，寒风刺骨，我们开始了过冬的任务:准备我们的家和花园，拿出夹克，对北方气候的人来说，换上冬季轮胎。

在冬季天气恶劣的地区，“黑冰”和雨夹雪会造成特别危险的驾驶条件。黑冰的名字很贴切，因为它是如此透明，以至于它看起来像它下面的道路，使它很难被发现和避开。值得庆幸的是，车辆安全性的进步，包括轮胎设计，使在恶劣天气条件下的旅行更加安全。

仿真技术推动了轮胎设计的发展。即使在制造新的轮胎设计之前，模拟也可以使您获得关于轮胎在不同条件下的性能的重要知识。例如，通过足迹分析，设计师可以清楚地了解轮胎的牵引力和操控性。其他例子包括自由滚动和制动性能，它们通常使用稳态滚动分析来评估。

这样的分析是至关重要的，特别是在结冰的道路上，冬季轮胎中较软的化合物可以提供额外的牵引力和更短的制动距离。仿真可以帮助您在不影响轮胎寿命的情况下优化轮胎的设计参数。

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的能力Ansys机械使其成为轮胎设计的理想选择。能够表示细节，包括分层层，加强和胎面图案允许先进，准确的轮胎建模。

轮胎设计:映射2D和3D分析

从最初的二维轴对称分析到三维分析的映射结果提供了一个计算效率高的框架，用于模拟初始安装和膨胀，然后进行足迹或转弯研究。

优化轮胎形状和加固细节的最佳工作流程包括在机械中创建轮胎的二维横截面，并执行二维轮胎安装分析和二维充气分析。然后，根据2D横截面创建3D网格模型，进行最终分析，包括3D膨胀、足迹、稳态滚动、不同倾角的稳态滚动和3D侧翻碰撞分析。

在Ansys机械中分析接触面压力的端面足迹

您可以通过任意欧拉拉格朗日方法在机械中执行稳态滚动分析，其中滚动轮胎的惯性效应在静态框架中得到考虑。这包括考虑不同的弧度。您还可以评估极端事件，例如车辆在减速带、坑洼或路缘上滚动时轮胎的行为和安全性。

Ansys机械三维轮胎充气分析

轮胎模拟温度波动及风险因素

轮胎的寿命也受到充气过度和充气不足的强烈影响，这可能导致过度磨损。您可以使用详细的路面对轮胎接触结果来研究膨胀的影响。

在正常行驶过程中，由于橡胶材料的粘弹性损失，轮胎可能会发热。Ansys机械可以帮助您计算能量耗散和转化为热量，从而提高轮胎温度。这对安全驾驶尤其重要，因为充气不足的轮胎可能会过热，导致轮胎爆胎。

轮胎主要由橡胶和橡胶基复合材料制成。由于橡胶的粘弹性，轮胎在稳态滚动时会产生热量。能量损失主要来自轮胎内橡胶的周期性变形，转化为热量，导致轮胎温度升高，降低轮胎的使用寿命。

左图:在Ansys机械中进行热分析的3D轮胎模型。右:Ansys机械中的谐波分析。

为了确定自由滚动条件下轮胎的温升，第一步是创建一个3D模型，然后执行充气、足迹和稳态滚动分析，如前一节所述。然后，您可以确定在一个旋转周期内的等效应力和应变变化，执行计算流体动力学(CFD)分析Ansys流利模拟轮胎上的气流，并将数据输出回机械部，求解模型，确定温度的升高。

了解有关全面热分析工作流程的更多信息。

用轮胎模拟限制噪音

随着电动汽车的普及，乘客的舒适度是最重要的。传统上，内燃(IC)发动机的噪音有助于掩盖轮胎噪音，但使用静音电动动力系统，您需要确保轮胎噪音保持在低水平。

在机械，你可以执行轮胎路面噪声预测使用谐波分析。谐波分析可以利用稳态滚动分析和预应力模态分析数据，提取接触路径上的路面韧性数据和激励节点。

由于模拟技术的发展，轮胎技术已经进步到可以提供平稳、安全的驾驶体验。为了了解更多关于优化轮胎以适应冬季天气的知识，观看点播网络研讨会:“轮胎分析与仿真””。