轮胎结构设计CAE工业软件SuperTire:（3）网格生成

结构设计CAE工业软件研发

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一、简介

SuperTire软件能够独立完成有限元网格生成，包含几何图形的导入与渲染、轮胎基体网格生成、轮胎帘线网格生成、帘线内埋、旋转生成三维网格等功能。

二、软件功能

1 几何图形导入

SuperTire软件支持STEP、IGS等几何文件格式的导入并能够进行渲染显示。

图 1 几何模型导入与渲染

2 橡胶基体网格生成

SuperTire软件拥有多种橡胶基体网格生成算法，可以使用Delaunay、Frontal-Delaunay、BAMG、MeshAdapt算法等网格生成算法，生成平面三角形和四边形网格。

图 2 网格生成算法

使用其中的Packing of Parallelograms算法、网格类型为四边形对航空轮胎半截面进行网格生成，生成结果如下。

图 3 橡胶基体网格生成

3 帘线网格生成

SuperTire软件独有的帘线网格生成算法，能够一键完成帘线网格的生成。

图 4 帘线网格生成

4 帘线内埋

轮胎的帘线单元通过内埋的方式埋入橡胶实体单元内部，帘线网格与基体网格一一对应。

图 5 帘线内埋

5 生成三维轮胎

SuperTire软件包含网格镜像、网格旋转、节点去重、创建轮辋与路面等功能，可以从二维轮胎网格生成为三维轮胎网格，接地区域局部加密。

图 6 生成轮胎三维网格

来源：结构设计CAE工业软件研发

轮胎结构设计CAE工业软件SuperTire:（5）超弹性结构有限元计算

超弹性结构表现为不可压缩或近似不可压缩性质，对其进行有限元计算时，会出现“体积闭锁”问题。SuperTire软件采用混合有限元技术解决“体积闭锁”问题，基于三场混合变分原理，推导了关于位移、静水压力以及体积改变率的混合变分方程，给出了有限元离散格式，实现了超弹性结构的有限元计算。 01应用案例图 1 单轴拉伸试样为了验证软件的精度，对试样进行单轴拉伸仿真计算，分别采用SuperTire和Abaqus软件对1/4模型进行有限元分析。模型采用了六面体单元与2参数Mooney-Rivlin本构模型。图 2 SuperTire软件界面图 3 SuperTire软件有限元建模界面：(a) 材料设置；(b) 位移边界设置；(c) 载荷边界设置为了显示拉伸试样的变形情况，需对计算结果进行对称操作。(a) Abaqus(b) SuperTire图 4 位移计算结果(a) Abaqus(b) SuperTire图 5 Mises应力计算结果通过对比计算结果，可以看出SuperTire软件与Abaqus软件云图趋势一致，误差小于1%。来源：结构设计CAE工业软件研发