CN111625977B - 一种轮胎断面的生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎断面的生成方法，包括：步骤S1为开始，步骤S2为因素及其取值范围确定，步骤S3为水平数确定，步骤S4为设定基准坐标的系数λ1，λ2，λ3，步骤S5，重组外轮廓，步骤S6为Cross‑section模拟求解，步骤S7为新断面生成，步骤S8为优化算法求解，步骤S9为最优值，步骤S10为是否满足，步骤S11为结束，步骤S2为因素及其取值范围确定，选取两个同一规格以上满足所需性能轮胎的外轮廓，读取其外轮廓坐标，读取选定的三个基准外轮廓坐标φ1，φ2，φ3，选取三个所需轮胎性能外轮廓图形，外轮廓组合生成方法，至少选取性能满足要求的商品轮胎两个以上的同一规格的外轮廓作为基准轮廓，新轮廓由选定的基准轮廓，按照一定的约束条件重组生成。

Description

一种轮胎断面的生成方法

技术领域

本发明涉及车辆轮胎技术领域，尤其涉及一种轮胎断面的生成方法。

背景技术

现有的轮胎，是由数十种钢线，帘布，天然橡胶及各种添加物化学合成而来。在胶料不变情况下，轮胎断面结构不同将会致使轮胎性能出现差异。

为了满足不同目的性能要求，轮胎外轮廓生成以及断面结构的多目标优化设计是不可缺少的技术。轮胎结构的多目标优化设计需要很多模型，因此作为样本点需要生成大量的轮胎模型，其中，由于轮胎全体轮廓形状需要各线段光滑连接，所以现有技术水平下，基本上只是把外轮廓的一部分设定为设计变量如，而实际上外轮廓的其它部分对轮胎性能的影响也是很大的。

特别是轮胎结构和外轮廓各自互为变量时，有时难以生成断面模型。

由于外轮廓形状，对轮胎性能—滚阻力及耐磨耗性的影响非常大。所以必须对包括外轮廓在内的轮胎结构进行多目标优化设计，以便实现轮胎性能提升。多目标优化设计通常需要大量的样本模型，可是现有技术条件，在保持相同轮胎模型体积下，生成不同轮廓形状及其横断面结构模型需要花费大量时间，短时间难以完成。

本发明所要解决的技术问题在于通过对轮胎外轮廓的创新设计，在保持不同轮胎模型体积不变的条件下，提供一种轮胎断面的生成方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮胎断面的生成方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种轮胎断面的生成方法，包括：

步骤S1为开始，步骤S2为因素及其取值范围确定，步骤S3为水平数确定，步骤S4为设定基准坐标的系数λ1，λ2，λ3，步骤S5为重组外轮廓，步骤S6为Cross-section模拟求解，步骤S7为新断面生成，步骤S8为优化算法求解，步骤S9为最优值，步骤S10为是否满足，步骤S11为结束。

作为本发明进一步的方案：步骤S2为因素及其取值范围确定，选取两个同一规格以上满足所需性能轮胎的外轮廓，读取其外轮廓坐标，读取选定的三个基准外轮廓坐标φ1，φ2，φ3，选取三个所需轮胎性能外轮廓图形，将轮廓线对应轮廓坐标读取值读取，得到不同新轮廓坐标值。

作为本发明进一步的方案：步骤S3为水平数确定，三个基准轮胎外轮廓注重轮胎不同性能，为了使新轮廓坐标生成准确，在读取不同外轮廓坐标时最大断面宽上半部分需设定程序以相同的X轴坐标输出对应Y轴值，下半部分以相同Y轴坐标输出对应X轴值。

作为本发明进一步的方案：步骤S4为设定基准坐标的系数λ1，λ2，λ3，使其满足λ1+λ2+λ3＝1，将λ1，λ2作为多目标优化变量参数，其取值范围为(-1,1)。

作为本发明进一步的方案：步骤S5为重组外轮廓，结合λ1φ1，λ2φ2和λ3φ3，生成新轮廓坐标φ，然后将新生成轮廓坐标设置成约束边界，生成新的外轮廓断面结构，其中，根据λ1，λ2，λ3所选参数值，重组生成不同新轮廓坐标，其中生成的4个轮廓图，分别是轮廓A、轮廓B、轮廓C、轮廓D。

作为本发明进一步的方案：步骤S6为CroSS-Section模拟求解，在有限元解析中将新生成外轮廓作为约束边界编入程序，轮廓A3为约束边界，在仿真中对基准断面B内外部同时充小气压，内气压推断面B靠近约束边界，外气压拉断面B靠近约束边界，直至断面B与约束边界接触，将接触后的断面B节点约束，气压降至0kpa，导出断面图。

作为本发明进一步的方案：步骤S7为新断面生成，重复步骤S6，生成若干个体积相同，外轮廓结构不同的断面形状，此方法生成体积相同不同外轮廓断面结构，保证后续有限元仿真结果可靠性，结合步骤S7生成的断面形状，然后根据多目标优化设计骨架参数，生成不同的断面结构。

作为本发明进一步的方案：步骤S8为优化算法求解，多目标优化的目标值通常三个以上，使用空间三坐标难以表达三个以上的目标值之间的关系，采用机器深度学习方法来寻找最优值，是先进有效的方法。

作为本发明进一步的方案：步骤S9为最优值，根据步骤S8优化算法求解出最优值。

作为本发明进一步的方案：步骤S10为是否满足，得出的最优值是否满足基准轮胎性能优点，不满足，调回步骤S2，满足则进行下一步骤。

作为本发明进一步的方案：步骤S11为结束，轮胎断面的生成方法运算结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)外轮廓组合生成方法

至少选取性能满足要求的商品轮胎两个以上的同一规格的外轮廓作为基准轮廓，新轮廓由选定的基准轮廓，按照一定的约束条件重组生成。

(2)轮胎横断面生成新方法

以上述方法生成新的外轮廓为目标，结合使用有限元解析方法，对基准断面模型进行变形解析，以便得到新的外轮廓形状。

(3)多目标优化设计分析

多目标优化的目标值通常三个以上，使用空间三坐标难以表达三个以上的目标值之间的关系。采用机器深度学习方法来寻找最优值，是先进有效的方法。

附图说明

图1为本发明实施例的轮胎断面的生成方法的流程示意图。

图2为本发明实施例的选取三个所需轮胎性能外轮廓图形示意图。

图3为本发明实施例的重组生成的4个轮廓示意图。

图4为本发明实施例的生成体积相同不同外轮廓断面结构原理示意图。

图5为本发明实施例的多目标优化设计骨架参数，生成不同的断面结构参数示意图。

其中：轮廓坐标读取值1、轮廓线2、轮廓A3、轮廓B4、轮廓C5、轮廓D6、约束边界7、断面8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，一种轮胎断面的生成方法，包括以下步骤：

步骤S1为开始，步骤S2为因素及其取值范围确定，步骤S3为水平数确定，步骤S4为设定基准坐标的系数λ1，λ2，λ3，步骤S5为重组外轮廓，步骤S6为Cross-section模拟求解，步骤S7为新断面生成，步骤S8为优化算法求解，步骤S9为最优值，步骤S10为是否满足，步骤S11为结束。

步骤S2为因素及其取值范围确定，选取两个同一规格以上满足所需性能轮胎的外轮廓，读取其外轮廓坐标，读取选定的三个基准外轮廓坐标φ1，φ2，φ3，选取三个所需轮胎性能外轮廓图形，将轮廓线2对应轮廓坐标读取值1读取，得到不同新轮廓坐标值，如图2所示。

步骤S3为水平数确定，图2中三个基准轮胎外轮廓注重轮胎不同性能，为了使新轮廓坐标生成准确，在读取不同外轮廓坐标时最大断面宽上半部分需设定程序以相同的X轴坐标输出对应Y轴值，下半部分以相同Y轴坐标输出对应X轴值。

步骤S4为设定基准坐标的系数λ1，λ2，λ3，使其满足λ1+λ2+λ3＝1，将λ1，λ2作为多目标优化变量参数，其取值范围为(-1,1)。

步骤S5为重组外轮廓，结合λ1φ1，λ2φ2和λ3φ3，生成新轮廓坐标φ，然后将新生成轮廓坐标设置成约束边界，生成新的外轮廓断面结构，其中，根据λ1，λ2，λ3所选参数值，重组生成不同新轮廓坐标，如图3所示，图3为其中生成的4个轮廓图，分别是轮廓A3、轮廓B4、轮廓C5、轮廓D6。

步骤S6为Cross-section模拟求解，在有限元解析中将新生成外轮廓作为约束边界7编入程序，如图4所示，图4轮廓A3为约束边界7，在仿真中对基准断面B8内外部同时充小气压，内气压推断面B8靠近约束边界7，外气压拉断面B8靠近约束边界7，直至断面B8与约束边界7接触，将接触后的断面B8节点约束，气压降至0kpa，导出断面图。

步骤S7为新断面生成，重复步骤S6，生成若干个体积相同，外轮廓结构不同的断面形状，此方法生成体积相同不同外轮廓断面结构，保证后续有限元仿真结果可靠性，结合步骤c生成的断面形状，然后根据多目标优化设计骨架参数，生成不同的断面结构，其断面结构参数设定如图5。

步骤S8为优化算法求解，多目标优化的目标值通常三个以上，使用空间三坐标难以表达三个以上的目标值之间的关系，采用机器深度学习方法来寻找最优值，是先进有效的方法。

步骤S9为最优值，根据步骤S8优化算法求解出最优值。

步骤S10为是否满足，得出的最优值是否满足基准轮胎性能优点，不满足，调回步骤S2，满足则进行下一步骤。

步骤S11为结束，轮胎断面的生成方法运算结束。

本发明的工作原理是：

(1)外轮廓组合生成方法

至少选取性能满足要求的商品轮胎两个以上的同一规格的外轮廓作为基准轮廓，新轮廓由选定的基准轮廓，按照一定的约束条件重组生成。

(2)轮胎横断面生成新方法

以上述方法生成新的外轮廓为目标，结合使用有限元解析方法，对基准断面模型进行变形解析，以便得到新的外轮廓形状。

(3)多目标优化设计分析

多目标优化的目标值通常三个以上，使用空间三坐标难以表达三个以上的目标值之间的关系。采用机器深度学习方法来寻找最优值，是先进有效的方法。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种轮胎断面的生成方法，其特征在于，包括：

步骤S1为开始；

步骤S2为因素及其取值范围确定；

步骤S3为水平数确定；

步骤S4为设定基准坐标的系数λ1，λ2，λ3；

步骤S5为重组外轮廓；

步骤S6为Cross-section模拟求解；

步骤S7为新断面生成；

步骤S8为优化算法求解；

步骤S9为最优值；

步骤S10为是否满足；

步骤S11为结束；

步骤S2为因素及其取值范围确定，选取三个同一规格满足所需性能轮胎的外轮廓，读取其外轮廓坐标，读取选定的三个基准外轮廓坐标φ1，φ2，φ3，选取三个所需轮胎性能外轮廓图形，将轮廓线（2）对应轮廓坐标读取值（1）读取，得到不同新轮廓坐标值；

步骤S3为水平数确定，三个基准轮胎外轮廓注重轮胎不同性能，为了使新轮廓坐标生成准确，在读取不同外轮廓坐标时最大断面宽上半部分需设定程序以相同的X轴坐标输出对应Y轴值，下半部分以相同Y轴坐标输出对应X轴值；

步骤S4为设定基准坐标的系数λ1，λ2，λ3，使其满足λ1+λ2+λ3=1，将λ1，λ2作为多目标优化变量参数，其取值范围为（-1，1）；

步骤S5为重组外轮廓，结合λ1φ1，λ2φ2和λ3φ3，生成新轮廓坐标φ，然后将新生成轮廓坐标设置成约束边界，生成新的外轮廓断面结构，其中，根据λ1，λ2，λ3所选参数值，重组生成轮廓A（3）、轮廓B（4）、轮廓C（5）、轮廓D（6）；

步骤S6为CroSS-Section模拟求解，在有限元解析中将新生成外轮廓作为约束边界（7）编入程序，轮廓A（3）为约束边界（7），在仿真中对基准断面B（8）内外部同时充小气压，内气压推断面B（8）靠近约束边界（7），外气压拉断面B（8）靠近约束边界（7），直至断面B（8）与约束边界（7）接触，将接触后的断面B（8）节点约束，气压降至0kpa，导出断面图；

步骤S7为新断面生成，重复步骤S6，生成若干个体积相同，外轮廓结构不同的断面形状，此方法生成体积相同不同外轮廓断面结构，保证后续有限元仿真结果可靠性，结合步骤S7生成的断面形状，然后根据多目标优化设计骨架参数，生成不同的断面结构；

步骤S8为优化算法求解，多目标优化的目标值三个以上，使用空间三坐标难以表达三个以上的目标值之间的关系，采用机器深度学习方法来寻找最优值,

步骤S9：根据步骤S8优化算法求解出最优值；

步骤S10为是否满足，得出的最优值是否满足基准轮胎性能优点，不满足，调回步骤S2，满足则进行下一步骤。

2.根据权利要求1所述的轮胎断面的生成方法，其特征在于，步骤S11为结束，轮胎断面的生成方法运算结束。