子午线轮胎磨损分析

车辆在日常行驶过程中常处于转弯制动等工况，随着轮胎行驶里程的增加，轮胎磨损日趋严重，轮胎是一个全生命周期的部件，起始状态到报废状态时轮胎的磨损量大约为6 mm(达到磨耗标志)。在轮胎使用过程中，磨损不可避免，并随使用时间的延长而加剧。轮胎磨损会改变胎面形貌、刚度和接触特性等，进而影响轮胎的动力学性能。

为简化轮胎磨损测试过程，D.O.Stalnaker等提出了一种轮胎室内磨损模拟的可行方案，
如下图所示。这种方法首先通过部分室外测试和整车动力学仿真获取胎面所受道路路面谱等数据，之后利用有限元仿真和转鼓台架进行实际道路模拟测试， 结合胎面胶耐磨性能数据， 最终实现主要基于室内转鼓试验来预测轮胎道路磨损特性的目标。

轮胎室内磨损测试基本流程

本次文章主要讲述基于UMESHMOTION子程序进行Abaqus子午线轮胎磨损分析。

在Abaqus进行磨损子程序调用时，首先需要对Abaqus的运行环境进行更改，ABAQUS 的用户子程序是根据 ABAQUS 提供的相应接口， 按照 FORTRAN 语法用户自己编写的代码。 在一个算例中， 用户可以用到多个用户子程序， 但必须把它们放在一个以.FOR 为扩展名的文件中。运行带有用户子程序的算例时有两种方法， 一是在 CAE 中运行， 在 EDIT JOB 菜单的 GENERAL 子菜单的 USER SUBROUTINE FILE 对话框中选择用户子程序所在的文件即可；另外是在 ABABQUS COMMAND 用运行，语法如下：

ABAQUS JOB=[JOB] USER＝ [.FOR]

Abaqus子程序的二次开发需要配置IVF和VS,网上有各种配置版本，在此不再赘述

本次课程所采用的配置为：ABAQUS2020 Visual Studio 2019 Intel Parallel Studio XE 2020。

接下来，便开始讲述Abaqus 2020& Visual Studio 2019 & Intel Parallel Studio XE 2020配置

首先建立一空白文件命名为aba-vs-for.bat

打开后，输入Call 空格，在桌面右下角开始菜单栏找到右图所示，右键点击属性，对其目标处进行复制，如下所示：

将其复制到aba-vs-for.bat刚刚输入的后面:call %comspec% /k"D:\VS2019\VC\Auxiliary\Build\vcvarsamd64_x86.bat“

然后打开如下：右键点击属性，同样复制到aba-vs-for.bat文件

将其复制到aba-vs-for.bat刚刚输入的后面:call %comspec% /k"D:\VS2019\VC\Auxiliary\Build\vcvarsamd64_x86.bat“

call C:\Windows\System32\cmd.exe /E:ON /V:ON /K ""D:\intel parallel studio xe 2020\compilers_and_libraries_2020.4.311\windows\bin\ipsxe-comp-vars.bat" intel64 vs2019“

最后输入pause

点击保存，以管理员身份运行aba-vs-for.bat

接下来关联ABAQUS，以下顺序按自己电脑存储位置进行：

C:\SIMULIA\Commands\abq2020，将刚刚复制的两个目标复制其内即可。

以管理员身份运行abaus verification,查看verify.log文档：出现全PASS即成功：

在随意空白处cmd：abaqus information=system，可以看到Fortran配置成功

Fortran语言书写规则：

程序中的变量名，不分大小写；

变量名称是以字母开头再加上1到5位字母或数字构成，即变更名字串中只有前6位有效；

一行只能写一个语句；

程序的第一个语句固定为PROGRAM 程序名称字符串

某行的第１个字符至第５个字符位为标号区，只能书写语句标号或空着或注释内容；

某行的第１个字符为Ｃ或＊号时，则表示该行为注释行，其后面的内容为注释内容；

某行的第６个字符位为非空格和非０字符时，则该行为上一行的续行，一个语句最多可有19个续行；

某行的第７至７２字符位为语句区，语句区内可以任加空格以求美观；

某行的第７３至８０字符位为注释区，８０字符位以后不能有内容。

在进行子午线轮胎磨损分析有限元仿真时，需要进行二维轮胎有限元分析前处理、二维轮胎充气仿真分析、三位轮胎的生成及充气负载分析、稳态滚动分析等。此系列教程已在我发表的课程

《行业实战进阶·子午线轮胎建模仿真30讲：实操轮胎建模仿真8大关键技术和全流程》

进行了详细的讲解，这里不再过多赘述。

子午线轮胎有限元前处理：

同时，建立NADAPT及NADAPT_LAGR节点集合，供后续磨损分析inp文件编写及FOR子程序使用。

二维子午线轮胎充气分析：

仿真条件如下：

充气压强：0.2 MPa

三维子午线轮胎生成及充气负载分析：

仿真条件如下：

充气压强：0.2 MPa

负荷为3300N

子午线轮胎稳态滚动仿真分析：

仿真条件如下：

充气压强：0.2 MPa

负荷为3300N,稳态滚动线速度为60Km/h。

声腔采用自适应网格划分。

稳态滚动使用隐式算法分析轮胎与地面间的滚动接触问题。Abaqus/standard 提供的稳态传输（STEADY STATE TRANSPORT）分析方法可以快速准确地对稳态滚动轮胎进行模拟仿真(轮胎实际上是不滚动的,只是内部材料的流动（欧拉-拉格朗日法）)。这种稳态传输能有效的完成包括摩擦效应、惯性效应及与时间相关的黏弹性材料传输等分析。

UMESHMOTION子程序介绍