利用Ansys模擬技術優化輪胎設計

在輪胎設計過程中，如何在不影響輪胎壽命的前提下，優化操控性能，是工程師面臨的重大挑戰。Ansys Mechanical提供了強大的模擬工具，能夠在設計階段深入分析和優化輪胎結構，確保其在各種路面條件下的性能和安全性。

輪胎設計的核心挑戰在於如何平衡操控性、耐用性和舒適性。輪胎在行駛過程中需要承受複雜的動態載荷，尤其是在轉彎、加速和剎車時，輪胎的形變和磨損會顯著影響其性能。為了有效應對這些挑戰，工程師需要使用先進的模擬技術來預測輪胎在各種工況下的表現。

有限元素分析（FEA）
Ansys Mechanical 利用有限元素分析技術，模擬輪胎在不同負載和路面條件下的動態行為。透過詳細的結構分析，設計師可以評估輪胎的變形、應力分佈和接地印跡，從而優化輪胎設計，提高其操控性和舒適性。
2D 和 3D 分析的結合
Ansys Mechanical 支持從 2D 軸對稱分析到 3D 分析的過渡，提供了一個高效的計算框架。這種方法允許設計師在初期階段使用 2D 模型進行快速的安裝和充氣分析，隨後轉換為 3D 模型進行更複雜的足跡和轉向分析。
穩態滾動分析
透過 Ansys Mechanical 中的任意拉格朗日-歐拉方法（ALE），工程師可以模擬輪胎在滾動過程中的慣性效應。這種方法能夠準確捕捉輪胎在不同傾角和路面條件下的性能，幫助設計師進行深入的性能評估。

在Ansys Mechanical中，足跡分析結束時的接觸壓力

在Ansys Mechanical中進行的3D輪胎充氣分析

溫度波動與風險因素分析
輪胎在行駛過程中會因橡膠材料的黏彈性損耗產生熱量。Mechanical 能夠模擬輪胎在自由滾動條件下的溫度變化，幫助設計師評估不同充氣壓力對輪胎壽命和安全性的影響，降低過熱導致爆胎的風險。
降低輪胎噪音的模擬
隨著電動車的普及，車內的噪音控制變得尤為重要。傳統內燃機車輛的引擎噪音往往掩蓋了輪胎噪音，而電動車的靜音特性使得輪胎噪音成為新的挑戰。Mechanical 可以通過諧波分析模擬輪胎與路面接觸時產生的噪音，幫助設計師降低輪胎噪音，提高乘坐舒適性。

左圖：在Ansys Mechanical中進行熱分析的3D輪胎模型　右圖：在Ansys Mechanical中進行的諧波分析

Ansys Mechanical 提供了一整套針對輪胎設計的解決方案，從有限元素分析到穩態滾動分析，均能精確捕捉輪胎在各種工況下的表現。透過這些先進技術，設計師可以優化輪胎結構，提高行駛安全性和舒適性，為用戶提供更佳的駕駛體驗。

參考資料：ANSYS BLOG

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