(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211056890.9 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 安徽佳通乘用子 午线轮胎有限公司 地址 230601 安徽省合肥市经济技 术开发 区始信路18号 (72)发明人 许立美　李炜　张斌　吴福麒　 冯希金　周涛　 (74)专利代理 机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 专利代理师 娄岳 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种基于自编程序的轮胎胎面复杂花纹有 限元建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于自编程序的轮胎胎 面复杂花纹有限元建模 方法， 包括获取轮胎胎面 花纹的边界线和几何模型； 根据二维花纹几何模 型和轮廓线输入自编程序中， 对轮廓线进行镜像 处理， 同时对单节花纹内部相邻曲线进行识别， 得到花纹的二维网格； 在自编程序中进行参数设 定， 将二维网格映射到旋转曲面及中间各层， 得 到初始单节三维花纹网格； 根据轮胎周向份数N 确定单节节距宽度， 通过程序输入并修改当前花 纹节距， 完成单节三维花纹的建模； 依次对剩余 花纹计算坐标点， 得到整周花纹网格模型。 本发 明解决了有限元建模 过程软件操作繁琐、 建模难 度大以及对工程技术人员专业技术程度要求很 高的问题， 提高了三维复杂花纹有限元建模的实 用性和可操作性。 权利要求书2页 说明书6页 附图10页 CN 115422657 A 2022.12.02 CN 115422657 A 1.一种基于自编程序的轮胎胎面复杂花纹有限元建模方法， 其特征在于， 具体步骤包 括： S1、 基于轮胎材料分布图获取轮胎胎面花纹的上下轮廓边界线， 基于二维设计软件构 建单节距的二维花纹几何模型； S2、 根据得到的二维花纹几何模型和轮廓线输入自编程序中， 对轮廓线进行镜像处理， 同时对二 维花纹几何模型的单节花纹内部相 邻曲线进 行识别， 得到根据预先设定的网格尺 寸生成的二维花纹网格； S3、 在自编程序的二维花纹设置界面进行参数设定， 根据设置将二维网格节点信息映 射到上、 下旋转曲面及中间各层， 得到初始单节三维花纹网格； S4、 根据轮胎周向份数N确定单节节距宽度， 通过程序修改当前花纹节距， 相应三维网 格根据比例同步缩放， 完成单节三维花纹网格的建模； S5、 通过坐标旋转计算， 依次获取周向其余N ‑1节花纹的单元、 节点信息， 与S4所述单节 三维花纹 组合， 得到整周的花纹有限元模型， 并输出。 2.根据权利要求1所述一种基于自编程序的轮胎胎面复杂花纹有限元建模方法， 其特 征在于， 所述S1中基于轮胎材料分布图获取轮胎胎面花纹的上下轮廓边界线的具体步骤包 括： 根据轮胎材 料分布图获取轮胎 胎面花纹的上 下轮廓边界线； 其中上轮廓边界线为轮胎的部分外轮廓， 下轮廓边界线由轮胎主沟沟底、 横沟沟底在 材料分布图的投影线或轮胎肩部位置帘线层的外边界连接构成； 确定下轮廓边界线外侧端点与花纹上轮廓边界外端点垂直间距1m m； 最后利用设计软件 存储为dxf文件， 作为自编程序输入文件。 3.根据权利要求1所述一种基于自编程序的轮胎胎面复杂花纹有限元建模方法， 其特 征在于， 所述S1中基于二维设计软件构建单节 距的二维花纹几何模型的具体步骤 包括： 首先在二维设计软件中对轮胎二维花纹设计图进行简化和几何清理； 去除对有限元分析结果影响不大的排气孔及标注线、 中线等辅助线， 删除重线， 以及清 理隐藏线条， 最终将二维花纹设计图简化为仅保留单个节距的二维花纹几何模型， 得到最 终二维花纹样式； 最后处理完成后存 储为dxf文件， 作为自编程序输入文件。 4.根据权利要求1所述一种基于自编程序的轮胎胎面复杂花纹有限元建模方法， 其特 征在于， 所述S2中的具体步骤 包括： 将单节花纹及轮廓线 文件作为输入， 导入自编程序； 按照自编 程序设定规则对轮廓线进行镜像处理， 获取轮胎截面方向完整的上下轮廓 边 界线， 然后以y轴为旋转轴， 得到虚拟的上旋转曲面信息和下旋转曲面信息； 同时自编程序将单节花纹内部相邻曲线识别为多个封闭面域， 依照先沿x轴从小到大， 再沿y轴从小到大的顺序给封闭面 域进行编号； 自编程序根据 预先设定的网格尺寸生成花纹 的二维网格， 网格均设定为平面 四边形单 元， 得到生成的三维网格均为六面体单 元。 5.根据权利要求1所述一种基于自编程序的轮胎胎面复杂花纹有限元建模方法， 其特 征在于， 所述S3 ‑S4中的具体步骤 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422657 A 2根据需要调整全局网格尺寸,得到满足不同仿真需求的全局网格尺寸； 根据需要调整局部网格尺寸， 得到与单个花纹块局部细节特 征匹配的网格尺寸； 根据二维花纹设计图中横沟、 钢片的深度参数设置对应位置面片的深度， 得到与实 际 深度特征匹配的网格， 如， 根据深度方向线性插值得到花纹横向深度渐变的网格， 及根据周 向不同位置的深度设置得到周向整体深度渐 变的网格； 根据二维花纹设计图中主沟、 横沟的角度参数设置对应边界线的角度， 得到与实 际角 度特征匹配的网格， 主要包括根据线性插值得到沟壁角度固定/渐变的网格， 以及根据周向 不同位置角度渐 变设置得到整体沟壁呈波浪/Z型效果的网格； 程序根据前述各项设置获取 单节三维花纹网格的节点、 单 元信息并存 储； 当前花纹的节距数值是程序识别单节花纹的宽度得到， 根据轮胎外周长及周向份数N 确定实际单节 节距数值， 修改程序对应的节 距数值即可 更新节距参数； 节距参数更新后单节三维花纹网格相关信 息根据节距变化的比例进行更新并存储， 完 成单节三维花纹的建模。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422657 A 3