(19)中华 人民共和国 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 202111613539.0 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 中策橡胶集团股份有限公司 地址 310018 浙江省杭州市钱塘区1号大街 1号 (72)发明人 王剑波　刘芳　崔志博　胡德斌　 郭磊磊　李进　王毅　 (74)专利代理 机构 杭州恒翌专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 33298 代理人 柯奇君 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种胎面弯曲能量和压缩能量占比的计算 方法、 设备和计算机程序 (57)摘要 本发明涉及轮胎计算机智能设计技术领域， 尤其涉及一种胎面弯曲能量和压缩能量占比的 计算方法、 设备和计算机程序。 该方法包括以下 的步骤： 1） 建立轮胎有限元模型， 进行二维轴对 称充气分析； 2） 在充气分析的基础上， 使二维轴 对称模型旋转一周， 生成轮胎三维模型， 在距离 轮胎表面1mm的位置放置刚性平直路面， 固定轮 胎轮辋， 对刚性路面施加额定载荷， 进行轮胎负 载分析， 输出胎面储存的应变能总和Ws； 3） 使轮 胎的带束层、 胎体及冠带层含有骨架材料的部件 保持步骤2） 中变形后的位置不变， 卸载路面受 力， 输出计算后胎面储存的应变能Wb； 4） 利用步 骤2） 计算获得的W s减去步骤3） 中获得的Wb， 得到 Wc。 本发明实现对胎面部位在不同变形模式下的 能量细化分析， 为降低轮胎滚动阻力提供分析手 段。 权利要求书1页 说明书3页 附图5页 CN 114297891 A 2022.04.08 CN 114297891 A 1.一种胎面弯曲能量和压缩能量占比的计算方法， 其特征在于该方法包括以下的步 骤： 1） 建立轮胎有限元模型， 进行二维轴对称充气分析： 对轮胎的设计图纸进行网格划分， 赋予材料属性， 在轮胎内部边界层施加额定的充气压力， 进行充气分析； 2） 在充气分析的基础上， 使二维轴对称模型旋转一周， 生成轮胎三维模型， 在距离轮胎 表面1mm的位置放置刚性平直路面， 固定轮胎轮辋， 对刚性路面施加额定载荷， 进行轮胎负 载分析， 输出胎面储 存的应变能总和Ws； 3） 使轮胎的带束层、 胎体及冠带层含有骨架材料的部件保持步骤2） 中变形后的位置不 变， 卸载路面受力， 即对刚性路面施加值为0的载荷， 输出计算后胎面储存的应变能Wb， 此应 变能量即为弯曲变形产生的能量； 4） 利用步骤2） 计算获得的Ws减去步骤3） 中获得的Wb， 得到Wc， 即为胎面部位由于压缩 变形产生的应 变能。 2.根据权利要求1所述的一种胎面弯曲能量和压缩能量占比的计算方法， 其特征在于， 步骤1） 对轮胎材料分布图进 行网格划分， 划分为三角形或四边形单元， 骨架材料划分为2节 点一维单元， 并对各部件材 料赋予材料属性建立轮胎有限元模型。 3.根据权利要求1所述的一种胎面弯曲能量和压缩能量占比的计算方法， 其特征在于， 步骤1） 给轮胎内衬层内表面施加0.25 MPa气压， 利用Abaqus软件进行充气分析。 4.根据权利要求1所述的一种胎面弯曲能量和压缩能量占比的计算方法， 其特征在于， 步骤2） 在二维充气分析的基础上， 将轮胎断面旋转360度， 并在周向进行断面划分， 将一周 分为74个断面， 将轮胎轮辋固定， 给路面施加载荷， 使路面向轮辋方向移动， 进行负载分析。 5.权利要求1 ‑4任意一项权利要求所述方法获得的胎面部位由于压缩变形产生的应变 能Wc作为变形模式对轮胎滚动阻力影响的指标。 6.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上的计算机程序， 其特征在 于， 所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1 ‑4任意一项权利要求所述方法的步 骤。 7.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序或指令， 其特征在于， 该计算机程 序或指令被处 理器执行时实现权利要求1 ‑4任意一项权利要求所述方法的步骤。 8.一种计算机程序产品， 包括计算机程序或指令， 其特征在于， 该计算机程序或指令被 处理器执行时实现权利要求1 ‑4任意一项权利要求所述方法的步骤。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114297891 A 2一种胎面弯曲能量和压缩能量占比的计算方 法、 设备和计算 机程序 技术领域 [0001]本发明涉及轮胎计算机智能设计技术领域， 尤其涉及一种胎面弯曲能量和压缩能 量占比的计算方法、 设备和计算机程序。 背景技术 [0002]随着绿色清洁能源汽车正蓬勃发展， 轮胎作为汽车的必备组成部件， 其在服役过 程中由于本身橡胶材料 的粘弹性质会引起滚动能量损失， 即滚动阻力， 滚动阻力将消 耗一 定数量的电能， 降低汽车的行驶里程， 低滚动阻力轮胎早已成为轮胎行业的共识 性追求。 影 响轮胎滚动阻力的因素主要有 材料、 结构、 路面条件和使用工况等， 如何调整 结构设计以使 轮胎的滚动阻力最小 是各个轮胎企业的关键核心 技术。 轮胎滚动时胎面的能量损失占整个 轮胎滚动阻力的40％～80％， 是轮胎所有部件中占比最多的部件， 通过调控胎面材料内部 的能量分配能显著降低轮胎的滚动阻力。 胎面材料 的变形主要分为压缩变形和弯曲变形， 由于轮胎的滚动阻力可以通过储存的能量与橡胶材料的损耗正切的乘机计算， 而橡胶材料 的损耗正切一般为材料的固有属性， 因此胎面材料储存能量可以作为简便的滚动阻力大小 评价指标， 获得两种变形下各占能量大小 可以分析不同结构参数对轮胎胎面滚动阻力的影 响， 为轮胎设计工程师指明结构的改进方向。 然而， 目前测试方法只能获得整个轮胎的接地 印痕、 滚动阻力和刚度等特性， 无法获得具体的胎面变形能量， 而仿 真方法则较多关注轮胎 整体的滚动阻力， 而没有区分胎面不同变形模式对储存能量的影响， 导致轮胎设计工程师 在改进轮胎结构时缺乏指导依据。 发明内容 [0003]本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题， 即目前测试方法只能获得整 个轮胎的接地印痕、 滚动阻力和刚度等特性， 无法获得具体的胎面变形能量， 而仿 真方法则 较多关注轮胎整体的滚动阻力， 而没有区分胎面不同变形模式对储存能量的影响， 导致轮 胎设计工程师在改进轮胎结构时缺乏指导依据。 进而本发明提供一种胎面弯曲能量和压缩 能量占比的计算方法， 实现对胎面部位在不同变形模式下 的能量细化分析， 为降低轮胎滚 动阻力提供分析手段。 [0004]为了实现上述的目的， 本发明采用了以下的技 术方案： [0005]一种胎面弯曲能量和压缩能量占比的计算方法， 该 方法包括以下的步骤： [0006]1)建立轮胎有限元模型， 进行二维轴对称充气分析： 对轮胎的设计图纸进行网格 划分， 赋予材 料属性， 在轮胎内部边界层施加额定的充气压力， 进行充气分析； [0007]2)在充气分析的基础上， 使二维轴对称模型旋转一周， 生成轮胎三维模型， 在距离 轮胎表面1mm的位置放置刚性平直路面， 固定轮胎轮辋， 对刚性路面施加额定载荷， 进行轮 胎负载分析， 输出胎面储 存的应变能总和Ws； [0008]3)使轮胎的带束层、 胎体及冠带层含有骨架材料的部件保持步骤2)中变形后的位说　明　书 1/3 页 3 CN 114297891 A 3