Hyper mesh在轮胎有限元仿真前处理中的应用

目前对于轮胎的有限元仿真基本都是基于Abaqus进行仿真运算，因轮胎具有复杂多层结构和多种材料，导致轮胎的有限元建模过程复杂。因Hyper mesh 具有强大的有限元前处理功能，故在此对基于Hyper mesh 的轮胎建模进行讲述。轮胎胎体建模时，首先要进行二维建模：

一 二维轮胎网格划分：

1. 在Hyper mesh中打开二维轮胎模型：

1. 图1. 二维胎体 图2.胎体帘线 图3.轮辋解析体
2. 对二维胎体进行网格划分：分别对TREAD(胎面) 、BELTSKM(带束胶)、 INNERLINEAR(内衬层）、BEAD(钢丝圈)、RIMCONT(子口护胶)、SIDEWALL(胎侧)、CARCASS(胎体胶)、 BEADF(三角胶)进行网格划分，点击2D>automesh选择相应的区域，设置尺寸进行划分，如图4所示： 划分后的二维胎体网格模型如下：
3. 空腔网格划分：有时在做轮胎有限元仿真时，为了保证结果的精确度需要对空腔进行网格划分，此时用Spline进行划分 依次选择内衬层的结点以及轮辋质心点，划分后的网格模型如下所示：
4. 胎体帘线划分： 点击1D>line mesh进行划分，如下图所示： 划分后的网格模型如下： 由于采用的是对称分析，故还需将上述所化网格进行对称获得完整的二维轮胎有限元模型：
5. 对称采用Tool>reflect，先将二维胎体进行对称 点击elems>点击by collector选择TREAD 、BELTSKM、 INNERLINEAR、BEAD、RIMCONT、SIDEWALL、CARCASS、 BEADF；随后再点击duplicate,在弹出的框中选择original comp,选择y轴，设置B对称点，点击reflect,return完成对称，对称后的二维胎体如下所示： 同理对空腔以及胎体帘线进行对称，所得完整的二维轮胎网格模型如下所示：
6. 对称后上下两部分是独立的，此时需要连接共节点，点击Tool>faces 分别对二维胎体、胎体帘线、空腔进行选择，选择后选择默认容差度，点击preview equiv再点击equivalence完成共节点。
7. 检查空腔单元是否与胎体单元相接触，点击tool>mask>点击空腔任意单元>点击by attached进行检查。 若接触点击2D>detach进行分割处理；
8. 设置单元类型：2D>elem types

二 轮胎接触面建立

点击主界面的Utility选择Contact Manager弹出对话框如下所示：

在Surface一栏下点击New分别建立以下五个接触面：

AIR-LINER:空气与轮胎接触面

TIRE-LINER:轮胎与空气接触面

TIRE-TREAD:轮胎与地面接触面

TIRE-RIMCONT:轮胎与轮辋接触面

RIM:轮辋解析刚体

以AIR-LINER为例，点击NEW新建以AIR-LINER命名的接触面

点击创建后进入如下对话框：

点击Elements,选择空气单元中与内衬层相接触的单元，点击proceed,点Nodes选择相接触的结点，点击proceed，点击add，点击close.所建接触面如下所示：

同上依次建立TIRE-LINER、TIRE-TREAD、TIRE-RIMCONT接触面。

建立RIM:轮辋解析刚体，点击NEW新建以RIM命名的接触面,类型选择解析刚体：

点击创建后进入以下对话框：

选择Pick Lines,自上而下选择轮辋刚性线，保证方向朝右（指向轮胎），至此所有接触面建立完成。

三 轮胎模型单元和节点设置

为了方便后续使用文本编辑器创建inp文件，需建立以下**：

ELEM_AIR:空气单元**

TIRE-SYM:轮胎对称点

NODE_AIR_RIM:空气单元绑定在轮辋解析刚体的结点

NODE_AIR:空气单元节点**

NODE_TIRE:轮胎节点**

TIRE-RIM:轮辋质心点

以ELEM_AIR为例，点击Analysis>entity sets进入如下界面：

elems选择空气单元，点击creat.依次建立所需单元和节点。

四 内置区域设置

五 导出模型

点击Export,勾选以下设置，进行模型导出。

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