隨著汽車的普及和使用范圍的不斷擴大，對汽車的性能和安全性提出了更高的要求。

汽車輪胎是汽車的重要組成部分。在汽車通過沙地時，不同花紋和材料的輪胎所卷起的沙子流態(tài)會對汽車底面擋板的產(chǎn)生不同程度的損傷，從而影響汽車輪胎性能。

因此，對汽車輪胎的選型和設(shè)計，以及對汽車在不同路況下的性能和安全性的評估，都需要利用CAE仿真軟件對汽車進(jìn)行石擊分析。

1? ? 分析要點

汽車石擊分析是指利用CAE模擬仿真技術(shù)，對汽車在不同路況下輪胎卷起的沙子對汽車底面擋板的損傷進(jìn)行分析和評估。

對汽車石擊的分析通常是在不同車重以及車速下評估：

• 輪胎的花紋和材料

• 沙子的大小和形狀

• 汽車底面擋板的結(jié)構(gòu)和材料

通過對不同情況下的汽車石擊分析，可以為輪胎的選型和設(shè)計、汽車底面擋板的結(jié)構(gòu)和材料的選擇、以及汽車在不同路況下的性能和安全性的評估提供科學(xué)依據(jù)。

1.1?? 輪胎的花紋和材料

不同的輪胎花紋和材料會對輪胎的抓地力、耐磨性和抗石擊性產(chǎn)生不同的影響。

例如，在通過沙地時，具有較深花紋和柔性特性的輪胎能夠更好地抓住沙子，減小卷起沙子的數(shù)量和大小，從而減小對汽車底面擋板的損傷。

另外，輪胎花紋排列方式不合理也會影響石擊的產(chǎn)生。輪胎花紋排列的方向與行駛方向不一致，會使得卷起的沙子產(chǎn)生扭曲，增加石擊的產(chǎn)生。

1.2?? 沙子的大小和形狀

不同大小和形狀的沙子會對汽車底面擋板的損傷產(chǎn)生不同的影響。例如，較大的沙子會對汽車底面擋板產(chǎn)生較大的沖擊力，從而容易導(dǎo)致底面擋板的變形和損傷；而較小的沙子則會對汽車底面擋板產(chǎn)生較小的沖擊力，對底面擋板的損傷較小。

1.3?? 汽車底面擋板的結(jié)構(gòu)和材料

不同的底面擋板結(jié)構(gòu)和材料會對汽車石擊分析的結(jié)果產(chǎn)生不同的影響。

例如，在通過沙地時，具有較硬的底面擋板材料和結(jié)實的結(jié)構(gòu)能夠更好地抵抗沙子的沖擊力，從而減小對底面擋板的損傷；而具有較軟的底面擋板材料和松散的結(jié)構(gòu)則會對底面擋板的損傷較大。

2??? CAE仿真分析

在汽車石擊分析中，常用的CAE仿真軟件包括EDEM和MotionSolve。

利用EDEM對沙地進(jìn)行建模，在Motion中建立輪胎、車身以及底面擋板等模型。將兩種軟件的輸入和輸出接口進(jìn)行匹配和調(diào)整，進(jìn)行耦合分析，以確保它們能夠正確地交換數(shù)據(jù)和信息，從而預(yù)測在不同運動狀態(tài)下，沙子的運動過程以及對車身以及底面擋板的作用情況。

2.1?? 柔性輪胎

由于沙子等松散的表面會形成較深的溝槽和顆粒間的空隙，柔性輪胎相對于硬質(zhì)輪胎使用時更容易形成與地面更大的接觸面積，這也有助于提高抓地力，特別是在松散表面上，接觸面積越大，摩擦力越大。

因此，在面對沙子等松散表面時，柔性輪胎往往能夠提供更好的抓地力和穩(wěn)定性，相比之下，硬質(zhì)輪胎可能會更容易滑動或者失去抓地力。

PM-FT作為柔性輪胎建模方式可以以.FlexTire文件讀入EDEM，在EDEM中直接使用，也可應(yīng)用于MotionSolve與EDEM耦合使用，可以分別通過胎體、胎面、帶束層、胎唇進(jìn)行建模，此外還可以設(shè)置輪胎的材料參數(shù)如彈性模量等。

通過對輪胎大小、胎體形狀花紋、胎壓以及材料參數(shù)的調(diào)整輸出一系列參數(shù)來評估汽車的抗石擊效果。其中常用的參數(shù)包括：

• 輪胎與沙子顆粒的接觸面積情況

• 輪胎與沙子相互之間的摩擦力等

基于這些參數(shù)可以評估不同輪胎花紋和材料對石擊產(chǎn)生的影響，從而指導(dǎo)輪胎的選型和設(shè)計。例如，增強輪胎的抓地性和耐磨性等方面的改進(jìn)，都可以提高汽車的抗石擊性能。

2.2?? 沙子

在對沙子進(jìn)行分析時，可以使用EDEM軟件對輪胎和沙子之間的接觸進(jìn)行仿真模擬。通過定義沙子的大小形狀以及密度等參數(shù)，可以模擬出不同情況下輪胎卷起沙子的過程，同時輸出一系列參數(shù)來評估輪胎的抗石擊性能。其中，常用的參數(shù)包括：

• 卷起沙子的數(shù)量和粒徑大小

• 沙子對底面擋板的沖擊力和壓力分布情況

• 沙子的速度和動能

• 沙子運動的流線分布等

基于這些參數(shù)，同樣也可以評估不同輪胎花紋和材料對石擊產(chǎn)生的影響，進(jìn)一步為輪胎的選型和設(shè)計提供依據(jù)。

2.3?? 底面擋板

在進(jìn)行汽車底面擋板的結(jié)構(gòu)和材料分析時，可以使用仿真軟件對底面擋板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，并設(shè)置不同材料參數(shù)。通過模擬不同情況下汽車底面擋板的一系列參數(shù)來評估底面擋板的抗石擊性能。例如，在EDEM后處理中可以輸出：

• 底面擋板的累積載荷情況

• 底面擋板的變形及磨損情況

基于這些參數(shù)，可以評估不同底面擋板結(jié)構(gòu)和材料對石擊產(chǎn)生的影響，從而指導(dǎo)底面擋板的設(shè)計和材料的選擇。例如，選擇較硬的底面擋板材料和結(jié)實的結(jié)構(gòu)可以提高底面擋板的抗石擊性能，從而減小對底面擋板的損傷。