01/質(zhì)量檢查

 

質(zhì)檢員測量的是輪胎的一些參數(shù)化的特性，特別是輪胎各部件關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離以及關(guān)鍵部位的膠料厚度，分析輪胎斷面的關(guān)鍵參數(shù)值是否符合設(shè)計(jì)要求，并在后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中能夠持續(xù)改進(jìn)。在達(dá)索系統(tǒng)的3DEXPERIENCE平臺中能夠?qū)崟r在線的對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并進(jìn)行各項(xiàng)品質(zhì)管控。

 

 

 

02/材料開發(fā)

 

輪胎材料配方是由許多成分混合在一起形成復(fù)雜的配方，通過數(shù)據(jù)科學(xué)可以幫助改進(jìn)現(xiàn)有的輪胎材料配方：即對現(xiàn)有的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，建立具有特定特征的模型，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)，篩選虛擬配方，尋找下一代配方。其過程可以劃分為：數(shù)據(jù)分析，機(jī)器學(xué)習(xí)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)和虛擬配方四個步驟。

 

一：數(shù)據(jù)分析

 

數(shù)據(jù)分析可以對大量現(xiàn)有配方運(yùn)行一套統(tǒng)計(jì)分析工具，使用條件規(guī)則對公式數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，將典型值可視化。例如：箱型圖可以直觀顯示性能和橡膠成分的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；帕累托排序可使兩個性質(zhì)的公式可視化，選擇一個點(diǎn)可以顯示配方的成分。

 

 

 

二：機(jī)器學(xué)習(xí)

 

機(jī)器學(xué)習(xí)可以通過現(xiàn)有配裝數(shù)據(jù)建立模型，從而預(yù)測特征。在建立模型之前，會將數(shù)據(jù)隨機(jī)分為訓(xùn)練集和測試集。通過使用不同的機(jī)器學(xué)習(xí)組件來建立模型，并對每個模型的性能進(jìn)行評估，可以得到性能很好的模型。比較每個變量對整體模型的影響程度可以找出哪些是材料配方中的關(guān)鍵變量。

 

 

三：試驗(yàn)設(shè)計(jì)

 

通過執(zhí)行DOE工具可以減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，分析影響因素之間交互作用影響的大小，找出主要影響因素和較優(yōu)的參數(shù)組合，從而縮短試驗(yàn)周期，提產(chǎn)品高質(zhì)量水準(zhǔn)，避免后期重新設(shè)計(jì)。

 

 

四：虛擬配方

 

將試驗(yàn)設(shè)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，使用DOE工具枚舉虛擬配方，對于每個公式，使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型計(jì)算重要參數(shù)，篩選得到候選配方。這種方法可以在所有可能性的空間中挖掘出配方，以傳遞給進(jìn)一步的開發(fā)和測試。

 

 

 

03/系統(tǒng)工程

 

基于模型的系統(tǒng)工程方法通過允許在設(shè)計(jì)階段早期對新產(chǎn)品的可靠性和性能做出正確的決定，從而減少復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)時間和成本。

 

通過達(dá)索系統(tǒng)的3DEXPERIENCE平臺，系統(tǒng)工程師能夠獲取到需要在新設(shè)計(jì)中被實(shí)現(xiàn)的不同技術(shù)期望。在不同的需求中，系統(tǒng)工程師可以定義不同的任務(wù)，我們稱之為功能（即新產(chǎn)品需要能夠?qū)崿F(xiàn)的功能）。通過將每個需求鏈接到一個特定的功能，可以保證在平臺內(nèi)追溯到每個需求是如何被實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)工程師需要保證新產(chǎn)品的性能，使之能夠完成不同的任務(wù)/功能，從而了解該解決方案是否滿足技術(shù)需求。

 

 

 

04/汽車系統(tǒng)仿真

 

例如使用Modelica連接到系統(tǒng)架構(gòu)中，能夠使用不同的多物理庫將輪胎模型集成到車輛中，并為整個系統(tǒng)分配行為。然后可以通過仿真軟件驗(yàn)證整個系統(tǒng)的行為，并借助繪圖技術(shù)提取應(yīng)用在輪胎上的約束，這些約束將被重新用作更多有限元分析的輸入。

 

 

 

05/輪胎設(shè)計(jì)

 

基于輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程建立的Tire Builder應(yīng)用程序顯示了一系列指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員的步驟，一旦設(shè)計(jì)師定義了輪胎的整體尺寸，內(nèi)輪廓就會自動生成。設(shè)計(jì)的每個元素，定義的每個信息都被存儲起來，并且允許設(shè)計(jì)者在不同步驟之間來回切換。一旦產(chǎn)生了內(nèi)輪廓，設(shè)計(jì)師就可以開始配置不同的輪胎組件。例如設(shè)計(jì)師可以選擇他想要實(shí)現(xiàn)的帶束層數(shù)量，并將結(jié)果可視化。

 

用戶還可以配置不同的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)更多的設(shè)計(jì)規(guī)則。然后，可以啟動生成的所有輪胎組件將自動定位。我們可以從生成的輪胎的截面上看到所有不同的部分：外輪廓，材料分布圖……輪胎設(shè)計(jì)師可以在任何已經(jīng)設(shè)計(jì)和修改的組件上導(dǎo)航，甚至可以選擇其他輪胎尺寸，一切都將相應(yīng)地更新。

 

 

 

06/輪胎仿真

 

達(dá)索系統(tǒng)對多種仿真需求都有著成熟的解決方案：

 

1. 濕路附著力/滑水

 

Abaqus-XFlow協(xié)同模擬解決方案：XFlow是一個LBM CFD代碼，適用于瞬態(tài)事件；Abaqus是輪胎行業(yè)廣泛使用的結(jié)構(gòu)求解器；Abaqus-XFlow協(xié)同仿真（雙向耦合）為這一具有挑戰(zhàn)性的FSI問題提供了高逼真度的解決方案。

 

 

2. 壓穿測試

 

SUMULIA解決方案：具有損傷的有限彈性和有限塑料模型；具有強(qiáng)大的一半接觸的顯式動力學(xué)求解器；輪胎強(qiáng)化模型的特殊用途元件；生成完整3D輪胎模型的專業(yè)技術(shù)。

 

 

3. 熱應(yīng)力分析

 

SIMULIA解決方案：耦合溫度程序Abaqus/顯式；溫度依賴性非線性粘彈性（并行流變框架）材料模型；由于粘彈性耗散而在PRF材料模型中捕獲的熱生成；使用顯示動力學(xué)方法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)解決方案的特殊技巧。

 

4. 空氣動力阻力

 

SIMULIA動力流解決方案：模擬旋轉(zhuǎn)輪胎，包括胎面模擬中的詳細(xì)信息；準(zhǔn)確預(yù)測車輪和輪胎產(chǎn)生的阻力。

 

 

除此以外的高速轉(zhuǎn)動，輪胎噪音，雪地試驗(yàn)等等仿真模擬此處不再枚舉。

 

 

07/模具設(shè)計(jì)

 

通過達(dá)索系統(tǒng)的3DEXPERIENCE平臺的設(shè)計(jì)解決方案，借助Type3嵌入式插件，設(shè)計(jì)師可以很容易的將文本投射到輪胎胎側(cè)。設(shè)計(jì)師可以定義不同的花紋溝節(jié)距，任意選擇在輪胎周向?qū)嵗y節(jié)距排布序列。如果輪胎設(shè)計(jì)尺寸發(fā)生變化，那么花紋溝節(jié)距也會自動適應(yīng)。

 

一旦所有的花紋溝節(jié)距都確定，就可以準(zhǔn)備用于制造輪胎的模具。所有用于制造的部件都是自動定義的（預(yù)先模板化模具設(shè)計(jì)），因此它們能夠完全適應(yīng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師也可以隨后修改其設(shè)計(jì)，模具零件也會隨之修改。

 

 

 

08/制造和生產(chǎn)

 

制造工程師需要將輪胎工業(yè)化。由于數(shù)字連續(xù)性，MBOM加載了對應(yīng)的EBOM，顏色編碼可以檢查MBOM的狀態(tài)。所有的可用組件都會通過備用項(xiàng)目列出。所有步驟都由本地MBOM項(xiàng)編輯和使用。特性管理允許指定每個資源的可用性范圍。一種資源可以用于多個制造過程步驟。

 

 

 

09/小結(jié)

 

基于達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE平臺的SmarTyre解決方案提供了完整輪胎行業(yè)端到端的解決方案，是基于行業(yè)的實(shí)踐提煉而來。BIOVIA的基于分子建模的能力為配方的設(shè)計(jì)提供了直觀的設(shè)計(jì)分析；CATIA的參數(shù)化、流程化設(shè)計(jì)能力為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參數(shù)化、連續(xù)性的設(shè)計(jì)結(jié)果；SIMULIA的多學(xué)科仿真能力為輪胎的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析、整車集成分析提供了豐富的分析方法；ENOVIA的強(qiáng)大的管理能力為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、BOM提供完整的數(shù)據(jù)管理和分析應(yīng)用能力。本文著重從材料配方設(shè)計(jì)、輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、模具設(shè)計(jì)、制造BOM等方面介紹了其相關(guān)應(yīng)用方案。通過SmarTyre解決方案，可有效提升輪胎設(shè)計(jì)能力，提高輪胎設(shè)計(jì)性能和設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)誤差。