轮胎振动噪声数值仿真

作     者：丁家友 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：束永平;李奇

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：子午线轮胎 轮胎模型 有限元分析 后处理 外表面 单元速度 

摘      要：社会不断发展前进，我们的物质生活也在不断提高，汽车已经成为大众化商品进入很多家庭。汽车给大家的日常生活带来了很多的方便之处，但是，与之一起出现的还有汽车发出的噪声，给我们的生活又带来了许多困扰。汽车发出的噪声在通常情况下来自于以下的两部分：一是动力和传动系统噪声，二是轮胎滚动噪声，本文主要是想通过模拟轮胎在正常工况下工作是，对于相应激励产生一定的反馈，表现在轮胎外表面的单元会产生各向速度，通过数据的整合处理，求的轮胎外表面单元的法向速度，此速度可以被用作边界条件，来进行声场的计算等。本论文之计算轮胎模型的外表面所有的单元对应的法向的速度。 发达国以及发达的地区，在轮胎方面的相关研究起步是非常早的。但就对轮胎的研究而言，包括轮胎噪音方面，到现在任然没有科学的以及系统的理论性成果。 我国在轮胎领域的研究相对较晚，导致我国轮胎工业总体水平在国际上竞争力也就比较低，所以对轮胎的研究工作很有必要。 本文主要目的，是计算子午线轮胎有限元模型的外表面单元对应是法向速度。首先要建立轮胎模型，前期的工程图纸由原先厂家提供，经过简要修改，在hypermesh、ABAQUS中得到包括轮胎单元面、花纹、以及完整轮胎的有限元模型，带花纹轮胎的有限元模型的建模难点在于花纹部分以及对应的网格的划分相关工作。轮胎的胎面与地面接触的部分有很复杂的受力情况，所以我们应该使用精度高的六面体单元来进行轮胎的有限元分析，尽量不使用四面体的单元进行有限元分析。同时，为了避免单元的畸变所引起的收敛困难问题，我们需要让生成的六面体网格具有较高的质量，就是要求单元形状相对比较规则。上文所提网格划分对于复杂形态的轮胎胎面花纹来说，运用比较困难。而完全并高质量的六面体网格也很难使用软件提供的自动化网格划分的方法得到，如果想得到高质量的封闭外表面，就需要有手动来完成。 得到了轮胎有限元的模型，就可以开始有限元的模拟计算了。需要加载模拟工况、定义材料、设定相关的边界条件等工作。在轮胎与地面的接触地方，给予轮胎径向的正弦激励,在正弦激励的作用下,轮胎表面节点就会产生相应的振动响应。 然后和可以根据单元所对应节点的关系，将4个节点对应u、v、w三个方向上的速度，由4节点坐标值叉乘出法向量，将三向速度投影至法向，就可以得到该单元的法向速度了，也就完成了本文的预先目的。此速度可以作为声学计算的条件。