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[心得交流] 关于轮胎动力学分析几点建议

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发表于 2012-7-27 21:04:43 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 哈尔滨工业大学
最近又开始做轮胎了,费了很大劲,总结了几点心得和大家交流下。
1.计算时要打开双精度。
轮胎动力学分析中一定会遇到转动的问题,这个时候如果采用减缩积分单元势必会产生严重的沙漏,沙漏并不可怕,但是沙漏会累积,到最后轮胎模型中的某些单元会发生奇异变形,导致计算停止,在explicit中一般提示单元变形过大,扭曲严重。
2.最好能够使用general contact.
大家可能会习惯于surface to surface,使用它可以很好地处理初始的过盈;但是根据我计算的经验,surface to surface有时候会带来网格的初始变形奇异。虽然采用general contact会带来一些不必要的麻烦,比如可能初始存在穿透,但是后期计算精度仍然很好,并且初始穿透可以通过网格几何位置调整来消除。
3.如何模拟轮胎启转
如果熟悉轮胎模拟的朋友可能都知道利用输运过程,transportation。这个东西好象是只可以用于旋转生成的模型,也就是轴对称,然后三维,然后输运。如果在三维时候footprint加的压力太大,暑运的过程常常不收敛。所以可以使用explicit来加初速度,虽然慢点,总比不收敛强。
4.版本问题
我发现6.12和6.11对于轮胎模型计算有很多bug,很多时候出现pre.exe悬挂的现象,而且相同的模型这两款的沙漏现象要明显,但是6.10会好很多,建议使用。
5.本构问题
很多人可能对于橡胶本构很感兴趣,就个人经验来开,abaqus给出的那个超弹性模型本构参数非常好,如果你不是生产橡胶的,或者不是专注轮胎本构的话,abaqus给出的那几个参数绝对够用。
6.三维cae轮胎模型
我也是和别人商量的,如果上面的问题都解决了那么cae直接实现三维轮胎模型可行,而且定义起来非常方便。
7.沙漏能占动能比重过大
这个问题我想很多人遇到过,这个现象是否说明了计算结构不正确?玩轮胎的朋友可能会发现对于轮胎滚动动力学分析,沙漏能有的时候占到动能的80%。这个很普遍,如果你说你的轮胎模拟沙漏能只占5%,我一般绝对不会相信,但是这个真的就说明结果不对么?这个问题非常不好回答,但是可以用这样一个方法说,如果你做了轮胎动力学模型的计算,你最好找个试验对比,如果你找不到很好的试验对比,你不能说自己的计算结果正确。
8.花纹问题
最近看到很多帖子里面,道路的朋友也开始玩花纹轮胎了,根据自己的经验,如果分析对象是路面,不同的花纹形式结果差不了很多,其实简单的坑槽轮胎模型就够用了,而且花纹程序多为保密的,真的搞来了,是用好,还是不用好,也不好说啊!最重要的是计算量急增,不带花纹4q,带了花纹4w,有点得不偿失。

先写到这里,以后有什么想法再和大家交流。

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发表于 2012-7-28 09:08:15 | 显示全部楼层 来自 安徽合肥
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mark一下,说不定以后会用。
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发表于 2012-7-28 11:25:19 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
4.版本问题
我发现6.12和6.11对于轮胎模型计算有很多bug,很多时候出现pre.exe悬挂的现象,而且相同的模型这两款的沙漏现象要明显,但是6.10会好很多,建议使用。

这个得先确定6.12或者6.11下你的其他explicit任务是不是可以运行,并行计算软件没装好的话,经常会卡在pre或者runmpi这个进程上。
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发表于 2012-7-28 11:37:59 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
*STEADY STATE TRANSPORT这个是研究稳态滚动的,只能用在standard里面,启动时刻的情况可能只能用explicit来算了。
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 楼主| 发表于 2012-7-28 13:08:27 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
JingheSu 发表于 2012-7-28 11:25
4.版本问题
我发现6.12和6.11对于轮胎模型计算有很多bug,很多时候出现pre.exe悬挂的现象,而且相同的模型 ...

如果二维转3维并且花纹多的时候6.11很容易卡在pre.exe上面,个人觉得应该是花纹间网格合并造成的。而且同时6.11和6.12有时候沙漏比6.10明显,尤其是滚动时间较长的话,比如达到10秒。
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 楼主| 发表于 2012-7-28 13:16:42 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
JingheSu 发表于 2012-7-28 11:37
*STEADY STATE TRANSPORT这个是研究稳态滚动的,只能用在standard里面,启动时刻的情况可能只能用explicit ...

输运是让材料具有初速度,材料点在网格内旋转,轮胎的材料就会有一个初始的速度了,相当于在standard里面完成一个初始速度赋予的过程。这一部做完才引入explicit的,这个时候导入explicit时候材料会具有初速度。
如果直接用explicit来施加这个速度,会发生振颤,比如会发现轮子从里到外慢慢转,而回是这种波动行为带来的振颤,这种振颤有的时候能够维持3-4秒。这样大量的计算可能就浪费在求解如何达到稳态滚动了。所以有的时候会采用输运来做。但是输运一般是在一个footprint分析之后,就是轮胎和路面一个压实的作用之后再做的,这个时候网格由于接触压力会不对称,进一步导致输运过程过不去。

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发表于 2012-7-28 13:18:21 | 显示全部楼层 来自 辽宁抚顺
看管理员的帖子 有种享受的感觉
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发表于 2012-7-28 13:44:02 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
敦诚 发表于 2012-7-28 13:16
输运是让材料具有初速度,材料点在网格内旋转,轮胎的材料就会有一个初始的速度了,相当于在standard里面 ...

看来你这个不是做稳态滚动的。。。
如果直接explicit的话应该免不了这种振颤过程。

似乎aba做稳态滚动的这套东西就是把节点的运动分解了一下,轮胎整体的刚体位移在拉格朗日坐标下用motion来做,transport处理材料的旋转,在欧拉观点下定义。用这个好像就是为了尽量避免网格太多以及你说的这种振颤问题。我自己做的也就限于帮助水平,没有遇到算不过去的问题,呵呵。

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发表于 2012-7-28 13:47:40 | 显示全部楼层 来自 江苏无锡
敦诚 发表于 2012-7-28 13:08
如果二维转3维并且花纹多的时候6.11很容易卡在pre.exe上面,个人觉得应该是花纹间网格合并造成的。而且同 ...

花纹怎么建的?网格怎么划的?这个工作量可不小呀,呵呵
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 楼主| 发表于 2012-7-28 15:33:09 | 显示全部楼层 来自 哈尔滨工业大学
JingheSu 发表于 2012-7-28 13:44
看来你这个不是做稳态滚动的。。。
如果直接explicit的话应该免不了这种振颤过程。

稳态滚动一般在输运下面就完成,explicit一般做相互接触分析,包括摩擦,热传导。输运过程就是采用eular边界的思想,材料在eular网格中转动,但是如果你冲压比较大,会算不过去的,而且输运不好调节收敛,算不过去就是算不过去,如果你模拟超胎压情况比如冲压1.3Mpa,那么输运一般算不过去,但是路上跑的车胎压达到1.3Mpa的很多,所以你要模拟这种情况就实现不了了。因此可以采用explicit来完成输运的过程,可能浪费点时间来消除振颤,但是最起码能算,我遇到的这样情况很多,绝大多数必须使用鋼性轮胎来模拟,但是鋼性轮胎是保密的,即使搞到了也不敢用。
还有我要说一下输运真的不是很好用,尤其是和柔性路面接触的时候,这个特征就越来越明显。而且直接建立cae也不能用输运,输运好像是只支持轴对称旋转生成模型。
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 楼主| 发表于 2012-7-28 15:41:40 | 显示全部楼层 来自 哈尔滨工业大学
JingheSu 发表于 2012-7-28 13:47
花纹怎么建的?网格怎么划的?这个工作量可不小呀,呵呵

花纹是单独建立的,而后使用tie与胎体连接,我自己写不了,都是借助于别人,但是如果只已经有了一些花纹的网格可以用hm的morph来修改,还有就是二维网格的形状,三维旋转的生成间隔都严重地决定了后续行为能否准确模拟。
还有6.11悬挂现象很明显,我觉得可能是单线程和python版本的原因,毕竟python和pre.exe都是单线程,而且个人感觉python处理数据精度不高,这个我和delph做过比较。而且现在觉得abaqus的python没有与时俱进啊!scipy和numpy都不放到里面。循环也慢的很牛拉车是滴,python那么多可以实现并行的lib,abaqus也不开发,不知道为什么。呵呵呵
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发表于 2012-7-28 16:56:25 | 显示全部楼层 来自 山东青岛
请教一下第6点哈,三维cae模型,此时使用的rebar模拟还是复合材料实体/壳单元模拟呢?复合材料双曲面的材料方向定义我很头大啊,
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 楼主| 发表于 2012-7-28 17:26:33 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
rebar layer
shell
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发表于 2012-8-1 15:33:24 | 显示全部楼层 来自 北京
拜读各位大牛的讨论了,正打算做这方面的,不知能不能共享些3D建模,轮胎材料及刚度试验数据方面的资料呢,将不胜感激!
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发表于 2012-8-1 15:35:34 | 显示全部楼层 来自 北京
这应该是非常牛差的帖子,有研究橡胶、轮胎的朋友都顶起来呀!此外本构也是采用Mooney-Rivlin来算的吗,还是其他的呢
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发表于 2012-8-1 21:24:24 | 显示全部楼层 来自 上海
敦诚兄,请问帮助中3.1.6 Import of a steady-state rolling tire中,最后一个importrolling_xpl.inp,调用哪个inp文件啊?文件中也没有提示啊
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 楼主| 发表于 2012-8-2 00:02:51 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
hunanyangdong 发表于 2012-8-1 21:24
敦诚兄,请问帮助中3.1.6 Import of a steady-state rolling tire中,最后一个importrolling_xpl.inp,调用 ...

就是importrolling_roll.inp,这个就是所谓的输运过程。
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发表于 2012-8-2 09:17:37 | 显示全部楼层 来自 上海
敦诚 发表于 2012-8-2 00:02
就是importrolling_roll.inp,这个就是所谓的输运过程。

调用时总出错啊

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发表于 2012-8-2 14:25:15 | 显示全部楼层 来自 上海
本帖最后由 hunanyangdong 于 2012-8-2 14:25 编辑
敦诚 发表于 2012-8-2 00:02
就是importrolling_roll.inp,这个就是所谓的输运过程。


在文件“importrolling_xpl.inp”中有一句话,*IMPORT,STEP=3,STATE=YES,UPDATE=NO,这个命令是调用另外一个隐式分析的结果,可是importrolling_roll.inp中只有step2啊,即
*STEP,INC=300,NLGEOM=YES,UNSYMM=YES
2:  STRAIGHT LINE ROLLING  (Free Rolling)
*STEADY STATE TRANSPORT,INERTIA=YES
0.1, 1.0, , 0.1
*TRANSPORT VELOCITY
NTIRE, 8.9759
*END STEP

所以我就不知道在使用命令abaqus job=importrolling_xpl int,提交job,然后出来提示要求输入oldjob,我不知道这个oldjob用哪个文件?还望敦诚兄明示
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发表于 2012-8-3 09:41:13 | 显示全部楼层 来自 上海
敦诚 发表于 2012-8-2 00:02
就是importrolling_roll.inp,这个就是所谓的输运过程。

多谢敦诚兄,我开始没运行importrolling_roll.inp,所以importrolling_xpl.inp调用重启动文件时总是不成功,后来发现解决了,但是我还有问题,就是在这个显示分析中,能明确看出轮子的滚动行进过程,而在3.1.2 Steady-state rolling analysis of a tire这节的几个例子中,几乎看不出行进过程啊

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