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轮胎数字化模型
2018-03-27 11:00:38· 来源：上汽安全与CAE技术 作者：李华斌
轮胎是汽车作为一个整体唯一接触地面的部件，所有路面激励均由此传递到车身。它不仅与汽车的动力性、经济性、制动性、通过性有关，更涉及到汽车的安全性。现在研究轮胎力学特性的模型主要有数学模型和物理模型。 轮胎模型可用于耐久，操稳，平顺及NVH等多种整车性能仿真分析。
轮胎是汽车作为一个整体唯一接触地面的部件，所有路面激励均由此传递到车身。它不仅与汽车的动力性、经济性、制动性、通过性有关，更涉及到汽车的安全性。现在研究轮胎力学特性的模型主要有数学模型和物理模型。 轮胎模型可用于耐久，操稳，平顺及NVH等多种整车性能仿真分析。
轮胎模型分类：
01 魔术轮胎
采用三角函数的组合公式拟合轮胎实验数据，用形式相同的公式表达轮胎受力工况。魔术公式表达式：
常见魔术公式模型主要以下四种：
02 SWIFT轮胎
这是一个刚性环模型，不需要计算胎体的变形。可用于硬件在环进行主动悬架和ABS开发。
耐久分析中常用有限元轮胎和FTire，以下重点说明：
03 有限元轮胎
1) 轮胎材料模型的建立
轮胎主要由橡胶和帘布层，带束层构成。
胎冠的材料主要是橡胶，属于超弹性材料，具有体积不可压缩性和非线性本构关系。常用橡胶材料本构模型：
帘线与橡胶粘在一起，形成一种帘线-橡胶复合材料，为正交各向异性材料。常用帘线-橡胶材料本构模型：
2) 轮胎网格模型的建立
一般来说，轮胎有限元网格应遵循以下原则：1，尽量采用六面体单元，轮胎肩部由于曲率较大，半径较小，网格应比较密；2，建议采用8节点线性六面体完全积分杂交实体单元（C3D8H）。有限元轮胎需要配合有限元路面进行整车仿真。
04 FTire轮胎
基于柔性环模型的物理模型，覆盖频率范围仅次于有限元轮胎模型。通过大量轮胎外特性试验获得FTire模型所需参数。
FTire是高分辨率物理轮胎模型，需要每秒数万次评价路面，为了实现空间和时间分辨率，路面模型选择很重要，通常采用RGR路面。有了FTire和数字路面就可以创建虚拟路面在内的多种应用场景。
总之，选用哪种轮胎模型取决于所要分析的工况。目前FTire轮胎模型的适用范围最广，也是多数整车厂的技术发展方向。
轮胎模型分类：
01 魔术轮胎
采用三角函数的组合公式拟合轮胎实验数据，用形式相同的公式表达轮胎受力工况。魔术公式表达式：
常见魔术公式模型主要以下四种：
02 SWIFT轮胎
这是一个刚性环模型，不需要计算胎体的变形。可用于硬件在环进行主动悬架和ABS开发。
耐久分析中常用有限元轮胎和FTire，以下重点说明：
03 有限元轮胎
1) 轮胎材料模型的建立
轮胎主要由橡胶和帘布层，带束层构成。
胎冠的材料主要是橡胶，属于超弹性材料，具有体积不可压缩性和非线性本构关系。常用橡胶材料本构模型：
帘线与橡胶粘在一起，形成一种帘线-橡胶复合材料，为正交各向异性材料。常用帘线-橡胶材料本构模型：
2) 轮胎网格模型的建立
一般来说，轮胎有限元网格应遵循以下原则：1，尽量采用六面体单元，轮胎肩部由于曲率较大，半径较小，网格应比较密；2，建议采用8节点线性六面体完全积分杂交实体单元（C3D8H）。有限元轮胎需要配合有限元路面进行整车仿真。
04 FTire轮胎
基于柔性环模型的物理模型，覆盖频率范围仅次于有限元轮胎模型。通过大量轮胎外特性试验获得FTire模型所需参数。
FTire是高分辨率物理轮胎模型，需要每秒数万次评价路面，为了实现空间和时间分辨率，路面模型选择很重要，通常采用RGR路面。有了FTire和数字路面就可以创建虚拟路面在内的多种应用场景。
总之，选用哪种轮胎模型取决于所要分析的工况。目前FTire轮胎模型的适用范围最广，也是多数整车厂的技术发展方向。
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