轮胎的有限元网格自动划分程序研究

发布时间：2017-11-02 14:11

  本文关键词：轮胎的有限元网格自动划分程序研究

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【摘要】：轮胎是汽车的重要组成部分,轮胎的力学性能影响汽车的驾乘舒适性、油耗和安全等。对轮胎进行有限元分析能检验轮胎的结构,观察轮胎的力学性能,帮助研究设计。轮胎的结构较复杂,在有限元分析的网格划分阶段采用通用的有限元网格划分算法无法对轮胎进行网格自动划分,因此常用的轮胎有限元网格划分方法是手动划分网格。手工划分网格过程繁琐,效率低下,不能保证网格质量,采用程序对轮胎进行网格划分具有非常重大的意义。本文以某型轮胎为研究对象,参考传统的轮胎手工划分网格方法,采用C++语言编写了轮胎有限元网格自动划分程序。程序的输入文件为轮胎材料分布图,文件格式为AutoCAD的交换文件DXF,其上包含轮胎的结构信息。采用函数可从DXF文件中提取材料分布图上的线段和圆弧信息,将线段和圆弧信息存入结构体数组可将其用于网格划分。轮胎呈轴对称结构,取其一半进行网格划分,划分完成后对网格进行镜像处理获得完整有限元模型。本文将轮胎的有限元网格划分过程分为两部分处理,一是网格节点获取,二是网格单元连接。根据轮胎的结构特征,网格节点的获取采用递归程序平移节点作网格线获取,对于结构相差较大的材料层采用不同的算法获取网格节点。根据轮胎结构特征,本文将轮胎分为三部分采用不同的算法获取网格节点。单元连接方法基于所求的网格节点位置信息,将处于同一区域边界上的节点连成单元,根据节点的连接关系判断单元所在区域的起止情况。为提升网格质量,本文提出在尺寸较大的单元上添加分割点的方法将单元进行细化处理。程序能够实现由DXF文件一键生成ABAQUS的输入文件INP,缩短轮胎有限元分析的前处理时间。对于不同尺寸不同结构的轮胎,调用程序进行网格划分后程序能够输出高质量的有限元网格,证实程序的实用性。
【关键词】：轮胎 自动网格 C++
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.341
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 轮胎的有限元网格自动划分研究的现状及发展趋势12
• 1.3 有限元网格划分算法12-13
• 1.4 本文主要研究内容13-15
• 第二章 子午线轮胎结构与网格划分的传统方法15-21
• 2.1 子午线轮胎的构造15-16
• 2.2 子午线轮胎传统网格划分方法16-19
• 2.2.1 轮胎网格划分的原则16-17
• 2.2.2 传统网格划分方法的步骤17-19
• 2.3 传统划分网格方法的缺点分析19
• 2.4 本章小结19-21
• 第三章 轮胎的网格划分程序输入文件和数据结构21-29
• 3.1 提取图形信息程序介绍21-23
• 3.1.1 DXF文件介绍21-22
• 3.1.2 提取图形信息程序22-23
• 3.2 网格划分程序的数据结构介绍23-25
• 3.3 轮胎模型坐标变换与函数初始化设置25-26
• 3.3.1 轮胎模型坐标变换25-26
• 3.3.2 程序的初始化设置26
• 3.4 本章小结26-29
• 第四章 轮胎的有限元网格自动划分程序介绍29-57
• 4.1 程序结构29-31
• 4.2 网格划分基本子程序介绍31-36
• 4.2.1 节点平移程序介绍31-34
• 4.2.2 网格线划分程序介绍34-36
• 4.3 钢丝圈区域网格划分模块36-41
• 4.3.1 钢丝圈右部区域网格划分37-38
• 4.3.2 钢丝圈左部区域网格划分38-39
• 4.3.3 钢丝圈内部区域网格划分39-41
• 4.4 三角胶区域网格划分模块41-45
• 4.4.1 三角胶外部区域网格划分42-44
• 4.4.2 三角胶内部区域网格划分44-45
• 4.5 轮胎右部区域网格划分模块45-46
• 4.6 轮胎的有限元网格单元连接模块46-52
• 4.6.1 算法概述46-47
• 4.6.2 节点连接程序介绍47-48
• 4.6.3 单元连接程序介绍48-52
• 4.7 单元细化程序介绍52-55
• 4.7.1 单元分割程序介绍53-54
• 4.7.2 胎面胶区域和外护胶区域单元细化程序介绍54-55
• 4.8 轮胎骨架生成模块55-56
• 4.9 本章小结56-57
• 第五章 程序输出文件和程序测试57-65
• 5.1 网格镜像程序介绍57
• 5.2 ABAQUS和INP文件介绍57-59
• 5.3 程序测试59-61
• 5.4 有限元网格划分结果61-63
• 5.5 本章小结63-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 全文总结65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-69
• 致谢69

【参考文献】

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本文编号：1131876