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[联合仿真]Abaqus-XFlow汽车轮胎水滑分析

2018-11-02 13:53:44·  来源：CAETube讲堂  作者：江丙云  
　
00为什么要进行水滑分析？来自统计大约每年12%的事故是由于湿滑路面造车，对于轮胎胎面的设计，物理测试需要大量的时间和成本，需要借助于有限元仿真作提前预测
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为什么要进行水滑分析？
来自统计大约每年12%的事故是由于湿滑路面造车，对于轮胎胎面的设计，物理测试需要大量的时间和成本，需要借助于有限元仿真作提前预测和评估，能够降低成本、时间，并提升创新能力。
 
 
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为什么Abaqus-XFlow联合仿真？
精度：XFlow是一种高保真的CFD软件，其能够使用真实的几何而无需简化处理。
功能：Abaqus-XFlow联合能够无缝衔接求解固体和流体场，特别是直接紧耦合，无论是单向耦合还是双向。
可用性：XFlow中非常容易设置流体分析模型，全中文界面，逻辑清晰。Abaqus-XFlow之间的数据传递功能完善，无需采用第三方MPCCI接口软件。
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XFlow介绍
XFlow是一款强大的软件，使用具有专利的基于粒子、完整拉格朗日函数，能够在工程、设计、科学和建筑领域简单的处理传统的复杂计算流体动力学（CFD）问题。XFlow具有仿真模拟气体和液体流动、热量和质量转移、移动体、多相物理学、声学和流体结构作用的能力。
- 无网格方法
XFlow中的无网络方法是基于粒子和具有完整拉格朗日函数的方法，这意味着将不再需要对经典的流体区域划分网格，同时表面复杂性不再是一种限制因素。XFlow能够解决运动的物体和可变形部分，能够适应低质量的输入几何。
-  基于粒子动力式解算器
XFlow以一种全新的、基于粒子的动力算法为特征，对波尔兹曼方程和可压缩的纳维－斯托克斯方程进行求解。该解算器的特点是具有现代化的大涡模拟（LES）建模能力，以及具有高级非平衡隔离型模型。
-  高级建模能力
XFlow能够处理大规模复杂模型，并且结合移动部分、强制或关联运动或接触建模过程，极大地简化分析结构。
-  高级分析能力
XFlow的求解器还支持热分析，热交换，辐射，跨音速和超音速流动，在多孔介质中流动，非牛顿流，离散相模型和复杂边界条件，如多孔介质中跳动或风扇类模型。
-  自适应踪迹改良
XFlow的引擎可根据用户需求自动适应解算规模，在各项隔离附近精确解算质量，并且在流动发展同时动态适应其踪迹。
-  单独一致的隔离模型
XFlow使用一种统一的非平衡隔离函数对边界层进行建模。该隔离模型可用于所有情况下，这意味着在不同的算法间无需进行选择，也无需处理每个体系相关的不同限制。
-  近似线性的可扩展性能
XFlow使用近似线性的可扩展能力，对于多核心技术实现完全的平行处理。

03
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Abaqus-XFlow轮胎水滑分析流程
Abaqus-XFlow水滑分析流程见下图。
完整的分析流程包括以下几个按顺序分析步骤。

由于轮胎是轴对称的周期性结构(胎面凸耳)，因此可以从两个单独的网格(1a)和(1b)开始。
(1a) 一个轴对称模型，除了胎面
(1b) 单一胎面贴片的3D网格
   (1a) >(2) 使用 *SYMMETRIC MODEL GENERATION, REVOLVE 选项对定轴的轴对称模型进行扫掠，创建三维扇区。扫掠角足以跨越轮距的周期性扇形。
   (1b) >(2) 胎面补片网格直接包含在(2)的输入文件中，并有一个约束将胎面附加到旋转扇区。
   注意(1a)和(1b)只是预处理，直到胎面贴片固定在旋转的扇形面上，才进行力学分析。
(2) 使用Sector(Abaqus/Standard)进行轮辋安装和压胀分析。
   (2) >(3) 周期对称模型生成创建完整的三维模型，及结果数据传递。
(3) 采用Steady-state transport 对足迹加载以转动轮胎(Abaqus/Standard)。
   (3) >(4) 从Abaqus/Standard导入旋转轮胎结果到Abaqus/Explicit。
(4) 定义水的欧拉域。水与轮胎发生接触，模拟水平面运动。

03
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XFlow设置
分析步
导入轮胎外观几何、 创建水域盒型体、初始化水域、施加边界条件、写出inp文件
联合仿真
信息交互：Abaqus传递节点坐标和速度至XFlow、XFlow反回力至Abaqus.
耦合算法：Gaus-SeidalExplicit Coupling、XFlow作主动
子循环：对于本案，XFlow以较大的稳定时间增量，Abaqus子循环运行

04
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分析结果
轮胎在固定的道路固定的水域上以规定的速度旋转和移动。
路面受力

05
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讨论
求解时间。
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