轮胎橡胶成型与仿真解决方案 - 多物理场仿真优化/研发周期缩短30%

轮胎行业解决方案

行业简介

轮胎行业是汽车产业链的核心环节，涉及复杂的多学科技术整合。随着全球汽车电动化、智能化及环保法规（如WLTP）的推进，市场对轮胎性能的要求日益严苛：低滚阻、高耐磨、低噪声、强抓地力等成为核心竞争力。全球头部企业如米其林、普利司通、中策、玲珑、赛轮等，均在加速数字化转型，通过仿真技术优化设计流程、缩短研发周期并提升产品可靠性。

研发周期长、成本高：物理样机测试耗时长、成本高，且难以覆盖极端工况（如高速爆胎、恶劣路面冲击）。

橡胶大变形分析难度高：轮胎充气与接地过程中胶料经历超弹性大变形，传统线性算法无法收敛，需采用混合单元与自适应网格技术。

材料与结构创新瓶颈：新型橡胶复合材料（如硅基橡胶）、非充气轮胎（如 Tweel）、轻量化骨架设计（如带束层优化）需精准模拟材料非线性本构与疲劳寿命。

多物理场耦合分析难度大：轮胎在行驶中需同时应对接地载荷、侧向力、温度变化、流体动力学（如滑水效应）等复杂工况，传统试验难以全面捕捉非线性行为。

解决方案

精准建模与材料模拟

几何与网格处理：通过 Abaqus/CAE 构建 2D 轴对称模型、3D 胎面花纹节距模型，支持复杂胎面花纹设计，精准还原真实几何结构。

材料本构与多相耦合：提供超弹性本构模型、黏弹性模型，支持橡胶基体与骨架材料（帘线、带束层）的协同仿真，通过 Rebar 层和嵌入约束模拟帘线增强效应。

多物理场性能验证

热-力耦合：通过有限元计算轮胎内部温度场分布，匹配红外热像仪实测数据。

轮胎涉水分析：Abaqus/CEL或Abaqus+XFlow联合仿真，量化水膜厚度与抓地力关系。

气动优化：PowerFLOW基于真实胎面花纹的CFD分析，降低空气阻力5%-10%。

力学性能分析

接地印痕与操纵稳定性：模拟静态 / 动态接地压力分布、侧偏特性（侧向力 - 侧偏角曲线），支持整车操稳平顺分析。

疲劳与耐久：结合 Abaqus 与 Fe-safe/Rubber，分析循环载荷下的应变能释放率与裂纹扩展，预测胎面磨损、带束层脱粘等失效模式，优化结构耐久性。同时结合橡胶磨损仿真与橡胶蠕变仿真，量化胎面磨耗速率与带束层长期应力松弛，延长轮胎使用寿命。

流程集成与优化

参数化设计与自动化：利用 Isight 实现仿真流程集成（如从轴对称模型到 3D 接地分析的参数反演），自动生成多工况仿真案例，加速设计空间探索。

结构优化与轻量化：通过 Tosca 拓扑优化、形貌优化，降低带束层端部应力集中，实现材料分布优化与轻量化。

服务效果

性能突破：优化胎面花纹与材料布局，滚动阻力降低8%-15%，湿地抓地力提升20%。
研发提效：虚拟样机替代70%物理试验，研发周期缩短30%-50%。
寿命延长：精准预测带束层端部剪应力，产品寿命提高10%
合规降本：满足WLTP气动阻力要求，同时减少原型胎报废率。

北京亿达四方：制造业3D数字化研发管理专家

北京亿达四方信息技术有限公司（Beijing YidaSifang Information Technology Co., Ltd.）成立于2004年，全国设有9个办事处为客户提供本地化技术服务。亿达四方是国内领先的制造业3D数字化产品研发管理整体解决方案提供商，涵盖拓扑优化、产品设计、工程设计、技术交流、验证仿真、模拟仿真、数据管理、车间可视化、数控加工、3D打印、虚拟现实等创新型技术领域，致力于帮助客户变革产品研发和制造方式、持续创新并保持竞争优势。

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