[发明专利]一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法、设计方法、设备和程序产品

说明书

本发明涉及轮胎智能设计技术领域，尤其涉及一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法、设计方法、设备和程序产品。本发明提出一种子午线轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，利用仿真分析的生死单元方法，能够在不改变计算模型的基础上快速对钉扎后的胎体帘线受力进行精准分析，为轮胎设计提供依据。

技术领域

本发明涉及轮胎智能设计技术领域，尤其涉及一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法、设计方法、设备和程序产品。

背景技术

轮胎是车辆与地面接触的唯一部件，车辆行驶时轮胎不可避免的会受到尖锐硬物体的扎刺，例如钉扎。对于轿车子午线轮胎而言，其骨架材料一般包括钢丝带束层、聚酯帘线胎体和尼龙冠带层，其中钢丝带束层和胎体帘线是主要承力部件，当受到钉扎时，带束层钢丝很难被切断，而胎体聚酯帘线则极容易被破坏。由于单根或数根胎体帘线断裂会使断裂帘线附近的帘线承力比钉扎之前增大，当帘线承力超过其断裂极限时会发生拉断，进而引发连锁断裂，导致大面积胎体帘线断裂，当断裂帘线数量增加到一定程度时，轮胎会快速漏气或瞬间爆炸，引发车辆安全事故。

一般常见钉子或能够扎破轮胎的尖锐物直径或最大截面尺寸约1mm～6mm，因此在设计轮胎时就要保证当轮胎受到一定面积的钉扎时不会发生连锁断裂，例如轮胎在为车辆配套时，一般主机厂要求轮胎受到5mm的钉扎后不能发生快速漏气或爆炸，胎体帘线的安全倍数要保持在一定数值以上，这就需要获得一定根数胎体帘线断裂后附近帘线受力的精确值，根据此值确定轮胎设计时的胎体帘线的线密度或评估方案设计的合理性。

由于成品轮胎中胎体帘线埋置于橡胶内部，无法通过实验直接测得帘线的受力，如果将胎体帘线的覆胶去除，然后在帘线贴应变片进行测量，则破坏了轮胎原始结构，导致胎体帘线受力变化，与实际不相符。有限元仿真方法能够对轮胎胎体受力进行较准确的分析，但如果直接模拟钉子扎入轮胎则会引发网格发生极大的变形，导致计算不收敛，无法获得计算结果。因此，本发明提出一种子午线轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，利用仿真分析的生死单元方法，能够在不改变计算模型的基础上快速对钉扎后的胎体帘线受力进行精准分析，为轮胎设计提供依据。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即一般常见钉子或能够扎破轮胎的尖锐物直径或最大截面尺寸约1mm～6mm，因此在设计轮胎时就要保证当轮胎受到一定面积的钉扎时不会发生连锁断裂，例如轮胎在为车辆配套时，一般主机厂要求轮胎受到5mm的钉扎后不能发生快速漏气或爆炸，胎体帘线的安全倍数要保持在一定数值以上，这就需要获得一定根数胎体帘线断裂后附近帘线受力的精确值，根据此值确定轮胎设计时的胎体帘线的线密度或评估方案设计的合理性。由于成品轮胎中胎体帘线埋置于橡胶内部，无法通过实验直接测得帘线的受力，如果将胎体帘线的覆胶去除，然后在帘线贴应变片进行测量，则破坏了轮胎原始结构，导致胎体帘线受力变化，与实际不相符。有限元仿真方法能够对轮胎胎体受力进行较准确的分析，但如果直接模拟钉子扎入轮胎则会引发网格发生极大的变形，导致计算不收敛，无法获得计算结果。进而提供一种子午线轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，能够在不改变计算模型的基础上快速对钉扎后的胎体帘线受力进行精准分析，为轮胎设计提供依据。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种轮胎钉扎后胎体帘线受力分析方法，该方法包括以下的步骤：

第一步，对轮胎材料分布图进行网格划分，确定分析钉扎位置和帘线断裂长度L_c和宽度L_d，根据分析的钉扎位置和帘线断裂宽度L_d在胎体相应位置加密网格，钉扎位置的二维网格尺寸L_w小于等于L_d，进行二维轴对称充气分析；