越野车充气轮胎小卵石路面行驶性能仿真分析研究

基于3维DEM-FEM耦合仿真分析方法,研究越野车充气轮胎小卵石路面的行驶性能.在建立某越野车轮胎的3维有限元模型和小卵石路面离散元模型的基础上,利用本研究室开发的专用分析软件ORV-SAND仿真分析越野轮胎在卵石路面的行驶行为,得到了不同滑转率（10%、20%、30%）下不同胎面结构轮胎的法向反作用力、轮辋下陷量、总牵引力、挂钩牵引力以及行驶阻力,并与相关实验进行了比较.     

子午线轮胎的动态特性仿真分析与评价

鉴于有限元分析方法具有仿真精度高、可以获得滚动过程中接触应力变化和内部应力变化的优点,文中采用有限元隐式分析和显式分析相结合的方法来研究轮胎的动态特性。以215/60R16型号子午线轮胎为研究对象,建立了三维轮胎的有限元仿真模型,在转鼓试验机上进行冲击速度和冲击角度分别为10 km/h和90°、60 km/h和45°的两组凸块冲击试验,获得轮轴中心垂向力、纵向力和侧向力响应。结果表明,仿真结果与试验结果吻合良好,验证了利用有限元分析方法预测轮胎动态特性的有效性。     

基于内聚力模型的夹层玻璃梁冲击破坏过程仿真

为了模拟夹层玻璃梁的冲击破坏过程,基于有限元中常用的内聚力模型的基本概念,提出了适用于三维球形离散单元的破坏模型.该模型将离散单元之间的作用分为连接型、内聚型和接触型3类.当两离散单元间满足破坏准则时,它们之间的作用由连接型变为内聚型,内聚力由离散单元之间的分开量求出.将该破坏模型在自主开发的离散元/有限元耦合计算程序CDFP中实现,并仿真了夹层玻璃梁的冲击破坏过程,得到了与试验结果相近的破坏形式,说明了该破坏模型和仿真分析方法的有效性.     

子午线轮胎复杂胎面花纹有限元网格自动划分方法

为提高复杂胎面花纹有限元模型的建模效率和网格质量,基于节点构建三维网格的方法和保角映射技术,提出了一种复杂胎面花纹有限元网格自动划分的方法。即通过MATALB编制程序,将花纹外轮廓由曲线变换为直线,并根据花纹尺寸参数在截面内建立分层线,使之与花纹展开图二维网格模型直接对应,再通过投影的方式获取所有节点信息,并按照右手定则分类连接单元节点。在此基础上,对生成的花纹网格模型进行还原和排序,实现自动生成完整的胎面花纹有限元网格。利用ABAQUS软件进行轮胎径向刚度和接地压力的仿真,结果表明：与传统建模方法相比,该方法不仅能大幅提升花纹有限元建模效率,还保证了有限元网格具有较高的质量,仿真结果与试验结果基本一致,可见该方法能更加准确、有效地模拟复杂花纹轮胎的实际情况。     

行人保护分析用风挡玻璃的有限元模型

行人头部与风挡玻璃碰撞是人车事故导致行人受伤与死亡的主要原因之一,所以行人保护仿真分析中PVB夹层玻璃的有限元模型研究受到广泛关注.文中提出用一层壳单元模拟PVB两侧玻璃、PVB膜片使用六面体单元的风挡玻璃等效模型化方法,并采用LS_DYNA仿真分析刚性冲击子与风挡玻璃的冲击破坏过程.以刚性冲击子加速度与对应实验结果的一致性程度作为评价标准,和其他3种风挡玻璃建模方法进行比较,确认文中提出的建模方法可以更好地再现PVB夹层玻璃的冲击特性.     

基于非解析计算流体力学和离散单元法的大颗粒在流场中的高效率运动模拟

为实现占据多个流体网格的大颗粒在流场中运动的仿真,基于计算流体力学和离散单元法耦合(computational fluid dy namics-discrete element mothod,CFD-DEM),提出了一种新的数值方法.使用黏结颗粒模型将大颗粒近似表示为多个小球形颗粒黏结而成,基于非解析CFD-DEM方法计算流体对每个小球颗粒的作用力,将所有小球颗粒运动参数的平均值用于描述整个黏结颗粒的运动状态.通过黏性流体中球形大颗粒的沉降运动模拟,比较仿真结果与相关实验数据,结果表明:该方法不仅能准确模拟球形大颗粒的沉降运动,而且与浸没边界法相比计算效率更高.与传统的解析CFD-DEM方法相比,此方法还可以方便且准确地模拟三维情况下非球形大颗粒在流场中的运动.     

基于DEM的两层结构夹层玻璃冲击破坏特性研究

使用自主开发的三维离散元方法(DEM)仿真分析软件,研究了普通夹层玻璃和两层结构夹层玻璃的冲击破坏特性.假定基本等厚的普通夹层玻璃板和两层结构夹层玻璃板均被四周固定,一高速刚性冲击子撞击普通夹层玻璃任一侧的中心和两层结构夹层玻璃两侧的中心.利用三维DEM分别对以上三种情况的冲击破坏过程进行数值模拟,获取各种情况下的冲击子最大冲击力和贯穿能.研究结果表明:作为汽车前挡玻璃,两层结构夹层玻璃比普通夹层玻璃具有更好的安全性.     

铝合金车轮强度有限元分析研究

针对铝合金车轮动态弯曲疲劳问题,建立了车轮弯曲实验的静态有限元模型,然后使用商用有限元软件LS-DYNA的隐式计算方法,对铝合金车轮在弯矩作用下的应力分布进行了仿真分析.通过对四个典型状态下车轮主应力分布情况的仿真结果评价,确定了铝合金车轮上最易导致疲劳裂纹产生的高应力区域.该计算机模拟实验平台的建立对铝合金车轮的前期设计开发具有重要的指导意义.     

3-D轮胎模型滑水仿真分析

建立了基于Ls-dyna软件进行水滑评价的3-D轮胎有限元模型.通过仿真计算,模拟了楔形水膜逐渐被挤入轮胎花纹沟槽并沿花纹沟槽排出时的情形,得出了轮胎在干、湿路面上运行时轮胎与地面接触力与轮速之间的关系曲线,验证了水膜厚度与临界滑水速度的关系.研究结果对轮胎的设计和改进具有一定的指导意义.     

三维非线性轮胎的五刚特性仿真

忽略胎面花纹形状,利用Rebar单元模型模拟帘线-橡胶复合材料,建立175/65R14型子午线轮胎的三维有限元模型.考虑轮胎橡胶材料非线性、几何非线性、接触非线性等因素,运用非线性有限元分析软件ABAQUS,全面分析了接地轮胎在径向载荷、侧向载荷、纵向载荷、扭转力矩等作用下的变形情况,揭示了轮胎的五刚仿真特性.结果发现...