Введение
1. Обзор литературы. Применение численных методов для решения задачи механики резинокордных композитов 13
1.1. Метод конечных элементов для решения задач теории упругости 13
1.1.1. Общая схема алгоритмов 15
1.1.2. Формулировка метода конечных элементов в терминах теории упругости 21
1.1.3. Типы конечных элементов и функции формы 28
1.2. Обзор различных методов решения систем алгебраических уравнений в методе конечных элементов 33
1.2.1. Прямые методы 34
1.2.2. Итерационные методы 40
1.2.2.1. Метод наискорейшего спуска 43
1.2.2.2. Метод сопряженных направлений 45
1.2.2.3. Сопряжение Грамма - Шмидта . 49
1.2.2.4. Метод сопряженных градиентов 50
1.3. Обзор коммерческих программных продуктов конечно-элементного анализа 53
1.4. Применение численных методов для решения задач механики шин 62
1.5. Постановка цели и задачи исследования 68
2. Разработка иерархической структуры автоматизированной системы проектирования автомобильных шин 71
2.1. Создание средств автоматизации геометрии модели в программном пакете SPRUTCAD 73
2.2. Методика оценки равновесных констант упругих и вязкоупругих свойств шинныхрезин 77
2.3. Разработка методики расчета упругих свойств резинокордных композитов 83
2.3.1. Вычисление оценок эффективных упругих модулей резинокордных композитов с использованием программного комплекса ANSYS 83
2.3.2. Методика теоретической оценки упругих характеристик композита с использованием пакета инженерного анализа ANSYS при несовпадении осей симметрии упругих свойств композита с осями системы координат. 88
2.4. Методика проведения расчетов в универсальном конечно-элементном пакете ANSYS 97
2.4.1. Основные теоретические положения метода расчета 98
2.4.2. Препроцессорная подготовка модели 105
2.4.3- Получение решения 108
2.4.4. Постпроцессорная обработка 109
2.5. Методика проведения расчета с помощью решателя LS-DYNA... 110
2.6. Автоматизированная подготовка конструкторско - технологической документации. 116
3. Разработка методики статического расчета шины на основе параметрического моделирования 119
3.1. Выбор оптимальной расчетной схемы 120
3.2. Задание областей 121
3.3. Выбор типа конечных элементов 122
3.4. Построение конечно-элементной сетки 125
3.5. Задание контактных элементов (КТЭ) 129
3.6. Приложение к конструкции нагрузок, реально соответствующих нагрузкам при эксплуатации шин 131
3.7. Исследование скорости сходимости алгоритмов при расчете анизотропных композитов и контактных задач 133
3.8. Просмотр результатов, создание визуальных изображений 138
4. Исследование напряженно-деформированного состояния шины с использованием ANSYS 140
4.1. Оптимизация конструкции шины взоне борта 140
4.2. Оптимизация формы профиля каркаса при нагружении внутренним давлением и обжатии на плоскость 150
5. Численное моделирование упругих свойств шины с использованием программного комплекса LS-DYNA 167
5.1. Построение объемной модели шины 185/65R14 167
5.2. Результаты расчета 174
5.2.1. Вертикальное нагружение 174
5.2.2. Боковое нагружение 177
5.2.3. Продольное нагружение 180
Заключение 185
Литература 187
