本文關(guān)鍵詞：特定構(gòu)件有限元網(wǎng)格劃分自動化系統(tǒng)

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【摘要】：由于汽車行業(yè)的快速發(fā)展,我國的輪胎產(chǎn)銷量均躍居世界第一,目前輪胎產(chǎn)業(yè)已成為工業(yè)體系中的重要一環(huán)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,有限元分析方法被應(yīng)用于輪胎的研發(fā)和制造過程。世界上知名的輪胎生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)針對自己的產(chǎn)品開發(fā)專用的有限元分析系統(tǒng),我國的輪胎企業(yè)也開始在這一領(lǐng)域進(jìn)行探索。在這個(gè)過程中,輪胎花紋的重要性逐漸被人們認(rèn)識。但由于輪胎花紋結(jié)構(gòu)復(fù)雜,進(jìn)行有限元分析時(shí)操作人員建立花紋模型和劃分有限元網(wǎng)格需要消耗大量時(shí)間,且極易出錯(cuò)。為了解決這個(gè)問題,本文開發(fā)了輪胎多截距花紋網(wǎng)格劃分自動化系統(tǒng),將輪胎花紋的建模和劃分網(wǎng)格過程同時(shí)完成。該方法可以降低操作的難度,節(jié)省時(shí)間,提高有限元分析的效率。本文總結(jié)了有限元網(wǎng)格的生成方法,并介紹了現(xiàn)有的輪胎有限元分析流程,基于周期性花紋輪胎結(jié)構(gòu)的特殊性,提出了基于節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建有限元模型的方法。由于輪胎花紋的周期性,所以只需創(chuàng)建一個(gè)截距的輪胎花紋的有限元模型,然后再將該模型用鏡像或陣列的方法沿圓周方向依次創(chuàng)建出其他花紋截距就可以形成完整的花紋模型。節(jié)點(diǎn)是有限元模型的基本單位,有限元模型可看作是由若干節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)格體。單一截距的花紋模型是整個(gè)輪胎圓周的一部分,法向垂直于輪胎中心線的網(wǎng)格面可通過旋轉(zhuǎn)一定角度生成另一網(wǎng)格面,如果嚴(yán)格控制不同網(wǎng)格面的距離,就可以運(yùn)用這一特點(diǎn),利用輪胎二維結(jié)構(gòu)圖提供的幾何信息創(chuàng)建出輪胎有限元模型的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn),繼而創(chuàng)建出有限元模型。本文利用MATLAB編程技術(shù)編制了生成節(jié)點(diǎn)的程序,在輪胎二維結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上構(gòu)造輔助網(wǎng)格線,利用這些信息,先用程序創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的二維坐標(biāo),再利用節(jié)點(diǎn)的幾何關(guān)系將二維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)。提供不同的創(chuàng)建模式以應(yīng)對不同網(wǎng)格線上節(jié)點(diǎn)的獲取,并根據(jù)節(jié)點(diǎn)的幾何信息對其編號。同時(shí)利用同一條網(wǎng)格線上不同節(jié)點(diǎn)的距離關(guān)系將花紋溝槽部分的節(jié)點(diǎn)提取,標(biāo)識為特殊節(jié)點(diǎn),便于后續(xù)去除溝槽部分網(wǎng)格。基于HyperMesh的二次開發(fā)技術(shù),使用TCL語言編寫了建模的輔助模塊,該模塊可批量的獲取節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),可查看節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建情況,并將一些常用的功能集成在Utility面板中。利用MATLAB編制了可根據(jù)節(jié)點(diǎn)信息生成INP文件的程序,在INP文件中,根據(jù)單元中特殊節(jié)點(diǎn)的數(shù)量將溝槽部分網(wǎng)格單元去除。將INP文件導(dǎo)入HyperMesh中可生成輪胎單一截距花紋的有限元模型,再利用HyperMesh的rotate模塊生成完整的輪胎花紋模型。將采用上述方法生成的輪胎模型導(dǎo)入ABAQUS中,對其進(jìn)行靜載荷工況的有限元仿真分析。在不同的靜載荷下,輪胎的下沉量和載荷大致呈現(xiàn)出線性關(guān)系。通過這個(gè)仿真結(jié)果證明了建模自動化系統(tǒng)的有效性。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U463.341;TB115

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本文編號：1286391