灵感迸发

Ansys和Endurica如何联合模拟更好的橡胶汽车部件结果。

职业纳斯卡赛车手Dale Earnhardt Jr.声称，美好的一天至少要消耗掉三次精力。¹在高性能汽车中燃烧橡胶会产生大量的发动机噪音、烟雾和轮胎溶解时的车轮旋转。当然，这是令人兴奋的，但这也是一种普通车手所没有的奢侈品。大多数轮胎的材料和结构特性都是专门设计的，以承受温度和气压波动、负载不平衡以及日常长时间驾驶带来的压力和应变。在任何一种情况下，无论你是在公路上还是在赛道上，都有力量在起作用，决定轮胎的寿命。

Endurica与Ansys仿真解决方案合作，提供全面的弹性体疲劳分析工具和工作流程，包括仿真和材料表征服务。这些联合模拟支持对橡胶发动机支架、衬套、密封件，当然还有轮胎的深入分析，以预测和延长这些关键汽车部件的寿命。

Endurica总裁兼创始人威尔•马尔斯(Will Mars)表示:“汽车中有许多橡胶部件。在最近的一次演讲中，通用汽车高管麦克·安德森谈到了供应链以及他们对橡胶零件供应商的期望。作为橡胶零件供应商新业务投标包的一部分，在不久的将来，耐久性的虚拟验证将成为一项要求。我们与Ansys的合作正在帮助供应商满足这一要求。”

用模拟设定伸展目标

如果你是一家汽车橡胶部件供应商，仿真无疑是一个竞争优势。原始设备制造商(oem)通常会向两到五家供应商招标，以支持一个项目，胜出的供应商将获得一份多年的零部件生产合同。胜出的供应商必须带来最大的价值，不仅要优化橡胶的耐用性，还要展示出轻量化、可持续材料和成本方面的优势。在这个阶段，脱颖而出是一个产品优化的功能，而Ansys仿真软件确实击中了像Endurica这样的供应商的甜蜜点。与此同时，Endurica还为Ansys客户提供行为分析，帮助他们了解橡胶材料的演变对结构性能的影响，为双方有利可图的联合仿真合作奠定了基础。

汽车橡胶部件经常受到循环加载条件(连续、重复施加载荷)的影响，包括应力、应变、力和张力的波动，这些因素会导致材料退化并导致疲劳。供应商正在寻找方法，在他们的部件投入使用之前预测这些事件。Ansys-Endurica联合模拟伙伴关系旨在支持橡胶分析。Ansys仿真软件可以根据应力和应变历史计算结构内部发生的情况。然后Endurica将得到的数据更进一步。

马尔斯说:“我们的软件检查每个元素的微观裂缝的增长。”“如果你从Ansys中给我们应力-应变历史，以及橡胶化合物的材料特性，我们就可以计算出裂缝形成所需的时间。这就是我们的软件所做的。”

应对压力-应变挑战

Endurica软件中橡胶的疲劳行为是用断裂力学参数来表示的。对于给定的输入能量水平(即撕裂能量)，工程师想知道相应的裂纹扩展速率是多少。寿命计算是基于临界平面分析，这是一个简单想法的延伸，在橡胶部件的任何地方，都可能有某种类型的微观裂纹前兆。一些前驱体会比其他前驱体增长得更快，这取决于当地条件和裂缝的方向。临界平面分析包括对每个可能的裂纹方向的裂纹扩展速率规律进行积分，然后找到产生最短寿命的一个特定方向。这是基本的框架。

轮胎或橡胶密封圈上的一个小裂缝听起来可能不大——直到它导致故障。假设一家制造商有价值1000万美元的橡胶产品在役。其中一定比例的产品可能会过早失效。如果您可以将这些产品的失败率降低1%，这种增量调整就可以显著降低成本。

如果没有模拟，制造商可能要等几年，他们的零件才会出现早期故障。当这些成本开始累积时，制造商已经对设计做出了承诺——决策已经做出了。使用预先模拟，供应商可以更好地解决故障的可能性，从而减少调整。而且，如果他们因为新的故障模式而开始重新调整，模拟提供了最快的调查和响应方式。

什么时候是使用联合模拟工作流的最佳时机?当你有老化或循环软化的材料。拥有联合模拟能力，客户可以确定应力应变场是如何随周期或时间变化的。在这种情况下，要做出这种判断，用户需要在Ansys和Endurica软件之间来回迭代，以更新机械场和材料属性。该基本工作流程可以考虑结构有限元分析(FEA)的应力和应变结果，以及热有限元分析中温度的影响。

Ansys-Endurica合作揭开橡胶材料进化的神秘面纱

Ansys和Endurica携手合作，通过联合模拟，帮助汽车一级供应商预测、识别和解决导致轮胎、衬套、发动机支架和密封件生产失败的汽车相关材料挑战。这种合作关系是如何运作的呢?对于给定的橡胶组件，它从由Ansys力学仿真软件，期间指定材料。然后将数据加载到Endurica CL中，以计算橡胶部件的疲劳寿命。

如果你想分析一系列荷载情况，Ansys数据也可以导入Endurica DT，一个增量求解器和CL插件。Endurica EIE是分析Ansys数据的最快方法，从记录的测试信号(多达六个通道)到疲劳寿命预测。Endurica EIE与CL或DT还可以模拟部件在服务中的完整体验。在Ansys的支持下，Endurica经过验证的仿真解决方案为弹性体提供了通用的、经过充分验证的疲劳寿命仿真结果，以确定橡胶随时间的变化以及汽车部件的剩余寿命。

考虑液压减振器分析，这是一种在车辆中负责隔振的橡胶部件。在轴向上下载荷作用下，支架内橡胶的疲劳情况如何?要回答这个问题，用户可以首先进入Ansys建立一个模型，然后在通过模型时求解应变的历史。一旦确定，结果可以发送到Endurica进行进一步的模拟，然后再返回并计算相应的疲劳寿命。在Mechanical中建立材料定义，然后将应变历史和时间尺度导出到Ansys Workbench中，然后在CL中建立模拟。

“Ansys在橡胶材料建模方面有着悠久的历史，”马尔斯说。“Ansys Mechanical对大量超弹性函数提供了非常好的支持，以帮助理解非线性应力应变行为、有限应变、有限变形以及与橡胶部件相关的其他现象。而且，他们有能力准确地代表这些组件将会接触到的所有环境因素。”

如果您想了解更多关于Ansys-Endurica联合模拟合作伙伴关系的信息，包括用于成功分析橡胶组件的独特工作流程，您可以查看网络研讨会获得橡胶耐久性的权利，以Endurica在需求。

如何燃烧橡胶| GQ， 2003年8月2日。