技术“慧” | 基于 ABAQUS CEL 方法的轮胎滑水仿真

轮胎的滑水性能与车辆的行驶安全性密切相关。本文基于Abaqus CEL方法建立轮胎滑水仿真技术，并使用若干组计及复杂胎面花纹的轮胎有限元模型，进行轮胎滑水案例分析，考察路面积水深度、车辆行驶速度等工况参数对轮胎滑水性能的影响。结果表明，积水深度和行驶速度对轮胎滑水性能影响显著，轮胎滑水性能随着水深的增加而低，随着行驶速度的增加而显著降低。还针对三种花纹样式进行轮胎滑水性能对比分析，并从设计原理上给出解释。仿真结果与实际况或测试结果相符，这表明，使用Abaqus 软件进行轮胎滑水仿真能够得到合理的分析结果。

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引言

轮胎的滑水性能与车辆的行驶安全性密切相关。当以较快速度行驶的车辆驶过有较深积水的路面时，因水的流体动力学作用使轮胎与地面之间形成水膜，导致轮胎不能充分与地面接触甚至完全脱离地面，这种轮胎被水托起的现象称为轮胎的滑水（Hydroplaning）现象；相应的轮胎使用性能被称为轮胎的滑水性能。轮胎研发工程师努力改进轮胎设计，尤其是胎面花纹设计，以提高轮胎的滑水性能。然而长期以来，工程师们主要凭借经验进行相关的优化设计，缺乏方便有效的评价手段。在试验方面，轮胎滑水性能测试对试验场地、水深、车辆、试车手、试验工况、安全保障措施等多方面的试验条件要求苛刻；在仿真方面，由于轮胎滑水现象涉及到复杂的力学问题，包括高度的非线性、复杂的流固耦合问题等，长期缺乏有效可靠的仿真工具，也难以建立有效可靠的仿真方法。

2008年，Abaqus 在其新版本中正式推出CEL(CouplingEuler-Lagrange，耦合的欧拉-拉格朗日)方法，大幅拓展了Abaqus软件的流固耦合仿真能力。这也是Abaqus技术发展的一个重要的里程碑。本文企图基于Abaqus CEL方法，建立一套完整的轮胎滑水仿真建模和分析技术；与此同