(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211045225.X (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 张海燕　左敏　郑强　 (74)专利代理 机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 专利代理师 胡红娟 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/23(2020.01) B60C 99/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种轮胎裂纹路径的预测方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种轮胎裂纹路径的预测方 法， 包括： 步骤1、 有限元模型的建立； 步骤2、 对二 维有限元模型进行数据处理； 步骤3、 对二维有限 元模型旋转成三维模型， 对三维模 型进行静力学 仿真分析， 获得对应的分析结果； 步骤4、 筛选出 与裂纹单元共用节点的关联网格单元， 并提取关 联网格单元内的应变值； 步骤5、 以易损指数最高 的关联网格单元作为易损单元， 并与裂纹单元进 行合并获得新的裂纹单元， 同时将易损单元从网 格单元集中删除； 步骤6、 重复上述步骤， 直至满 足迭代终止条件， 获得由裂纹单元构成的裂纹扩 展路径。 本发 明还提供了一种预测轮胎裂纹路径 装置。 本发 明提供的方法无需输入轮胎附加材料 参数， 即可 快速、 准确的预测轮胎裂纹扩 展路径。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115391853 A 2022.11.25 CN 115391853 A 1.一种轮胎裂纹路径的预测方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1、 有限元模型的建立： 根据轮胎断面的材料分布图建立几何模型， 并对几何模型 进行网格划分， 获得对应的二维有限元模型与网格单 元集； 步骤2、 对所述二维有限元模型进行数据处理， 所述数据处理包括将目标分析区域内增 强材料端点延伸方向上的第一个网格单元设为裂纹单元， 并将所述裂纹单元从网格单元集 中删除； 步骤3、 对步骤2数据处理后的二维有限元模型旋转成三维模型， 根据预设工况设定气 压与荷载， 对所述 三维模型进行静力学仿真 分析， 获得对应的分析 结果； 步骤4、 根据所述分析结果， 筛选出与所述裂纹单元共用节点的关联网格单元， 并提取 关联网格单 元的应变值； 步骤5、 基于步骤4获得的应变值， 计算所述关联网格单元对应的易损 指数， 以易损 指数 最高的关联网格单元作为易损单元， 将所述易损单元与所述裂纹单元进 行合并获得新的裂 纹单元， 同时将易损单 元对应的关联网格单 元从网格单 元集中删除； 步骤6、 重复步骤3至步骤5， 直至满足迭代终止条件， 获得由裂纹单元构成的裂纹扩展 路径。 2.根据权利要求1所述的轮胎裂纹路径的预测方法， 其特征在于， 所述目标分析区域网 格划分的尺寸范围为0.2 ～2mm。 3.根据权利要求1所述的轮胎裂纹路径的预测方法， 其特征在于， 所述步骤2中的目标 分析区域包括胎肩带束层端点区域， 胎圈钢丝包布以及胎体反包端点区域。 4.根据权利要求1所述的轮胎裂纹路径的预测方法， 其特征在于， 所述删除包括将网格 单元的坐标 数据与识别标签进行删除。 5.根据权利要求1所述的轮胎裂纹路径的预测方法， 其特征在于， 所述步骤3中的应变 值包括网格单元内zx方向的剪应变分量与zy方向的剪应变 分量， 所述z方向为轮胎周向， 所 述x方向为轮胎径向， 所述y方向为轮胎轴向。 6.根据权利要求1所述的轮胎裂纹路径的预测方法， 其特征在于， 所述步骤3中的易损 指数的函数表达式如下： 式中， Δγzx表示单元在外向法向平行于z轴的平面的x方向上作用的剪应变幅值， Δ γzy表示单元在外向法向平行于 z轴的平面的y方向上作用的剪应 变幅值。 7.根据权利要求1所述的轮胎裂纹路径的预测方法， 其特征在于， 所述步骤5中的迭代 终止条件为已有裂纹单 元构成的路径长度达 到5～10mm。 8.一种预测轮胎裂纹路径装置， 包括计算机存储器、 计算机处理器以及存储在所述计 算机存储器中并可在所述计算机处理器中执行 的计算机程序， 其特征在于， 所述计算机存 储器执行如权利要求1 ‑7任一所述的轮胎裂纹路径的预测方法； 所述计算机处理器执行所 述计算机程序时实现以下步骤： 输入待计算轮胎二维有限元数据， 通过轮胎裂纹路径的预 测方法进行分析， 输出 出现概率最大的裂纹扩展路径。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115391853 A 2一种轮胎裂纹路径的预测方 法及装置 技术领域 [0001]本发明属于轮胎技 术领域， 尤其涉及一种轮胎裂纹路径的预测方法及装置 。 背景技术 [0002]随着汽车工业的发展和环保要求的不断提高， 对轮胎寿命的要求越来越高。 轮胎 寿命主要分为磨损寿命和损坏寿命， 磨损寿命是指 轮胎胎面花纹部 分磨光造成轮胎寿命终 结， 而达到磨损寿命 是轮胎设计的主要追求目标。 然而， 设计不合理或工艺制造问题等造成 轮胎在达到磨损寿命之前甚至在 使用早期报废， 则对应的是损坏寿命， 通常使用寿命较短， 可能存在仅使用几千公里就报废的情况， 这不仅造成资源的浪费， 也严重影响车辆行驶的 安全性。 [0003]子午线轮胎的破坏一般分为两个阶段： 裂纹萌生阶段和裂纹扩展阶段。 裂纹萌生 阶段主要发生在钢丝、 尼龙等增强材料 的端点位置， 裂纹萌生寿命占轮胎损坏寿命的一小 部分， 大约20％； [0004]而裂纹扩展阶段占约80％， 裂纹扩展具有方向性， 当裂纹向轮胎外表面扩展时， 寿 命通常较短， 且易引发爆胎等严重事故。 而当裂纹向轮胎内部扩展时， 寿命往往 大于向外扩 展。 [0005]因此， 在轮胎设计阶段， 如果能提前预测裂纹扩展路径， 避免裂纹向外表面扩展， 会显著提高轮胎的使用寿命。 [0006]对于轮胎裂 纹扩展路径的预测方法主要有实验法和仿真法。 实验法是目前轮胎企 业主要的裂纹扩展路径预测手段， 需要在轮胎设计并加工完成后进 行整胎测试， 但耗时长， 投入成本大。 而仿真法成本低， 周期短， 已有的仿真方法主要是虚拟裂纹闭合技术， 等效区 域围道积分和开裂能密度， 除常规材料本构模型参数外， 还需要输入 材料的疲劳特性参数、 热学参数。 对于橡胶材料而言， 这些参数很难准确测得， 因此这些方法难以直接应用于轮胎 裂纹扩展路径的预测。 [0007]专利文献CN104778313A公开了一种轮胎疲劳寿命评价及预测方法， 包括： 有限元 模型的建立、 有限元模型 的计算及耐久工况仿真、 应变能密度梯度的计算及绘制应变能密 度梯度二维矢量图和评价及预测轮寿命。 该方法采用疲劳仿真， 针对不同种类的轮胎需要 分别输入 对应的材 料参数才能进行计算。 [0008]专利文献CN113255847A公开了一种基于生成对抗网络的轮胎磨损程度预测方法， 包括： S1对拍摄的轮胎侧面照 片进行预处理； S2利用IST ‑GAN网络模 型框架将S1处理后的轮 胎侧面图像重构为轮胎正面图像； S3利用TWP预测模型框架对转换后的轮胎正面图像进行 轮胎磨损程度的预测， 得出相应的预测结论。 该仅能用于轮胎磨损程度的预测， 无法实现裂 纹拓展的预测。 发明内容 [0009]为了解决上述问题， 本发明提供了一种轮胎裂纹路径的预测方法， 该方法无需轮说　明　书 1/5 页 3 CN 115391853 A 3