稳态滚动轮胎的接地应力分布情况疑问

hanshikai

各位做轮胎的朋友，

稳态解中，制动、驱动、纯滚动
各工况下高应力区出现在什么地方呢？
前侧？后侧？这种现象又该如何解释呢？


请各位朋友、前辈能够给与指导。谢谢【附上100仿真币，以表谢意及诚意！】

附上我的仿真结果，其中线速度的方向是-Y,角速度的方向是+X，模拟的是由制动→驱动。







2014.03.24重新编辑帖子，下一页是以前内容，以供相关人士检索参考、拍砖赐教。

hanshikai

还有关于侧偏的情况，如图：



速度设置为
*MOTION, TYPE=VELOCITY, TRANSLATION
NTIRE, 2,,-2.773993
NTIRE, 1,, 0.145379

可是从最后的结果来看，是接地部位向着-X 移动，而不是非接触部位向着+X移动。这个是怎么解释？

JingheSu

hanshikai 发表于 2014-3-15 09:38
还有关于侧偏的情况，如图：

看来我以前还是理解有问题，呵呵。

应该是由于稳态滚动的机理的原因：刚体运动和物质变形在不同的坐标下描述，变形是基于刚体位移的构象的。
比如，MOTION定义的是刚体坐标的运动，+X0，这个时候整个模型都按照该方式“运动”到了+X0处，这个新状态就成为了当前的参考构象。显示变形的时候就是以这个新构象为基准，因此abaqus显示的是接地区域相对与上述新参考构象的变形，就是向X-变形了。

JingheSu

JingheSu 发表于 2014-3-15 15:15
看来我以前还是理解有问题，呵呵。

应该是由于稳态滚动的机理的原因：刚体运动和物质变形在不同的坐标下 ...

接触部位网格的变形是实际的变形。

hanshikai

JingheSu 发表于 2014-3-15 15:15
看来我以前还是理解有问题，呵呵。

应该是由于稳态滚动的机理的原因：刚体运动和物质变形在不同的坐标下 ...

1. 显示变形的时候就是以这个新构象为基准，因此abaqus显示的是接地区域相对与上述新参考构象的变形，就是向X-变形了。
   

复制代码

*MOTION是“定义参考坐标系的运动的”，这样理解对吗？
而这个参考系是固结在轮辋参考点上的，是吧？
那可以这样理解了，所有的结果都是站在这个参考系上看到的，因此【轮辋是不会发生移动的】，这样就导致后处理中看到侧偏时，接地部位向着-X移动。

版主，对否？

JingheSu

hanshikai 发表于 2014-3-15 15:30
*MOTION是“定义参考坐标系的运动的”，这样理解对吗？
而这个参考系是固结在轮辋参考点上的，是吧？
那可 ...

嗯，和我理解一样。
看看还有没有高手出来说说这个问题。

hanshikai

再次感谢JingheSu总版主，使我明白了参考系在这里的作用。

1. <FONT size=4>观察上面制动到驱动的动画，整个印痕在前移，而应力峰值在后移，也就是说二者有着相反的运动趋势
   
2. 可以得出：加速时，印痕前移，峰值在印痕后侧
   
3. 减速时印痕后移，峰值出现在前面
   
4. 这样的结论</FONT>

复制代码

附上两篇文献截图
ref1：许喆, 王伟, 赵树高. 静态及滚动状态下轮胎接地印痕的有限元分析[J]. 弹性体, 2009, 18(6): 13-18.



ref2：程钢. 子午线轮胎力学行为仿真及试验方法研究 [D][D]. 山东大学, 2005.



看过这两个以后我又不知道到底那种表述才是对的。
再一个问题是，不管最后正确结论是什么，如何来解释这种现象

1. 
   
2. <FONT size=4><P>假设最后结论是：加速时，印痕整体前移，而高应力区后移。那么这里的依据是什么呢？</P>
   
3. <P>我是想说如果没有仿真，或者说在没有仿真的那个年代，工程师、设计师是怎么判断呢？</P></FONT>

复制代码

其实这个问题困扰了我好长时间了，去年冬天就做完了，直到今天才似乎会看结果了，我觉得很有必要把这个问题搞清楚。还望做轮胎分析的高手们能点拨一下。

hanshikai

这么长时间还没有得到满意解答，这期间我也琢磨，但总感觉什么地方不对。希望有经验的前辈指教。

多谢

hanshikai

这个帖子好久了，我也有一阵没关注了。
高手、前辈，欢迎赐教。

hanshikai

再追加100仿真币求解。

zcs220

所谓是加速（驱动）状态：从受力上来讲也就是驱动力（轮胎与地面相互作用，地面对轮胎的作用力）大于阻力，轮胎整体加速度方向指向前进方向；从速度/变形/位移上讲也就是轮胎自身滚动的线速度大于轮胎整体前进方向平动速度，转化为角速度即是轮胎自身旋转的角速度大于轮胎整体（也可理解为车身前进）速度/滚动半径。那么如此一来，接地部位接地压力发生变化（压力前移，这里的前进方向为前，）正如第一、二篇所讲。不知道说明白木有。

hanshikai

zcs220 发表于 2014-4-10 10:59
所谓是加速（驱动）状态：从受力上来讲也就是驱动力（轮胎与地面相互作用，地面对轮胎的作用力）大于阻力， ...

非常感谢。

1. 那么如此一来，接地部位接地压力发生变化（压力前移，这里的前进方向为前，）

复制代码

这个是说【印痕前移】吧，那么【高应力区】呢？

高应力区移动方向应该怎么解释啊？望赐教。

hanshikai

zcs220 发表于 2014-4-10 10:59
所谓是加速（驱动）状态：从受力上来讲也就是驱动力（轮胎与地面相互作用，地面对轮胎的作用力）大于阻力， ...

可是从我的模拟中看到，两者的运动方向是相反的。就像一楼的动画所示。

不管我的结果对错，我想知道这个现象怎么解释呢？多谢。

JingheSu

建议找点英文文献看看吧，国内的文章质量，真心不敢恭维。

zcs220

这是例子上的，明显和你的坐标系不一致
*TRANSPORT VELOCITY
NTIRE, 8.0
*MOTION,TYPE=VELOCITY,TRANSLATION
NTIRE, 1, , 2.7778
ABAQUS里面轴对称模型默认对称轴为Y轴，楼主的是X轴。而你那样的坐标，不知道是不是直接在3D里面建模的呢？
下面是两个key words的解释
*TRANSPORT VELOCITY
Specify angular transport velocity.
This option is used to define the angular velocity of material transported through the mesh of a deformable body or the transport of material relative to the reference node of a rigid body during a steady-state transport analysis.
First line:
Node set label or node number.
Magnitude of the rotational velocity (in radians/time). This magnitude will be modified by the *AMPLITUDE specification if the AMPLITUDE parameter is used. For a deformable body the rotation is assumed to be about the axis defined on the *SYMMETRIC MODEL GENERATION option. For a rigid body of type REVOLUTION the rotation is assumed to be about the axis of revolution of the body.
*MOTION
Specify motions as a predefined field.
This option is used to specify motions of node sets or individual nodes during cavity radiation heat transfer analysis, to define the motion of a reference frame in steady-state transport analysis, or to define the velocity of the material transported through the mesh during a static analysis.
ROTATION
Include this parameter to define a rigid body rotation about an axis.
TRANSLATION
Include this parameter to give the x-, y-, and z-components of translation in the global coordinate system or in the local coordinate system if *TRANSFORM was used at these nodes. Translational motion is the default.
TYPE
This parameter is used to specify whether the magnitude is in the form of a displacement or a velocity.
Set TYPE=DISPLACEMENT (default for cavity radiation analysis) to give translational or rotational displacement values.
Set TYPE=VELOCITY (only type available for steady-state transport and static analysis) to give translational or rotational velocities. Velocity histories for cavity radiation problems can be specified as illustrated in the discussion on prescribing large rotations in “Cavity radiation,” Section 39.1.1 of the Abaqus Analysis User's Manual.
Data lines to define translational motion (TRANSLATION):
First line:
Node set label or node number.
First translational component of motion prescribed (only degrees of freedom 1, 2, or 3 can be entered). See “Conventions,” Section 1.2.2 of the Abaqus Analysis User's Manual, for a definition of the numbering of degrees of freedom in Abaqus.
Last translational component of motion prescribed (only degrees of freedom 1, 2, or 3 can be entered). This field can be left blank if motion for only one component is being prescribed.
Magnitude of the translational displacement or velocity. This magnitude will be modified by the *AMPLITUDE specification if the AMPLITUDE parameter is used.
仔细体会一下

zcs220

补充
*TRANSPORT VELOCITY
NTIRE, 8.0
这个是material Translational  Velocity,所以说例子上的轮胎实际转动方向为绕Y轴逆时针方向
*MOTION,TYPE=VELOCITY,TRANSLATION
NTIRE, 1, , 2.7778
这个应该是x-components translation in the global coordinate system ，所以说例子上的轮胎实际平动方向为-X方向
重新编辑了一下。

hanshikai

zcs220 发表于 2014-4-14 10:51
补充
*TRANSPORT VELOCITY
NTIRE, 8.0

感谢！
参考上面JingheSU版主的意见，我觉得*motion不仅是描述参考系的运动，更代表了实际中轮胎的平动。
结合侧偏的工况模拟，对这个看法更是深信不疑。

1. *MOTION,TYPE=VELOCITY,TRANSLATION
   
2. NTIRE, 1, , 2.7778

复制代码

因此，我认为这里面轮胎应该是沿着 +X移动，那么转动就该是 +Y。

与您上述说法相反，不知是我理解不透彻，还是楼上疏忽笔误。恳请再次交流、赐教。
谢谢您的回复。

Laina

高应力区和你的轮胎设计有关系，也和你的下沉或载荷有关系

Laina

轮胎滚动用abaqus模拟的话，似乎有两种方法，一种是用隐式，隐式的话是材料流动而实际轮胎未动；一种是显式，显式的话是轮胎在动。仅供参考，不知对错啊

Laina

高应力区的出现是不是由于摩擦力导致的轮胎变形，启动时轮胎受到的摩擦力向前，导致轮胎的重心后移；制动时轮胎受到地面的摩擦力向后，导致轮胎变形后重心前移。再加上两者都还有惯性作用，所以启动时高应力区在接地后缘，制动时高应力区在接地前缘。