Моделирование шин станет реалистичнее

Ученые Института промышленной математики Фраунгофера (ITWM) разработали методику, которая позволяет создавать более реалистичные компьютерные модели автомобильных шин.

Компьютерное моделирование широко используется автопроизводителями, поскольку различные технические решения можно опробовать уже на ранней стадии разработок – будь это легковой автомобиль, грузовик или трактор – без необходимости изготовления дорогостоящих прототипов.

В то же время хоть процесс моделирования автомобилей уже очень хорошо изучен, с шинами остаются сложности, потому что их поведение отличается комплексностью и нелинейностью. Методики или очень вычислительно-трудоемкие, сложные для использования при создании опытного образца, или предоставляют неточные данные.

Ученые из ITWM завили, что смогли решить эту дилемму при помощи нового программного обеспечения под названием CDTire/3D. «Мы использовали технологию, позволяющую найти баланс между продолжительностью расчетов и точностью», – заявил доктор Манфред Бэккер, руководитель отдела моделирования шин и транспортных средств ITWM.

Ученые решили использовать структурную граничную, а не объемную модель, что существенно снизило время, необходимое для расчетов, но позволило учесть все характеристики шин. «Сначала мы создали индивидуальные граничные модели для каждого функционального слоя шины – для каждого металлокордного брекера, каждого слоя протектора и т. д., – объясняет доктор Бэккер. – После этого мы объединили их в модель шины. Стоит отметить, что моделируются и боковые стенки».

Г-н Бэккер также заявил, что в то время как при использовании обычных методик автопроизводителям приходится полностью перенастраивать все параметры, если меняется ширина моделируемой шины или уровень давления, специалисты ITWM полностью отделили геометрию от характеристик материалов, благодаря чему можно менять геометрию шины без перенастраивания компьютерной модели». Сейчас эту технологию уже используют такие автокомпании, как Daimler и Toyota.

Кроме этого, в учет принимается температура, что очень важно, поскольку шина постоянно деформируется во время езды, и к тому же нагревается из-за близости к тормозам. Нагрев же приводит к изменениям характеристик. Сначала исследователи использовали CDTire/3D для температурной модели, потом при помощи этих расчетов смоделировали распространение тепла в шинах, после чего полученные результаты применили к структурной модели. По словам доктора Бэккера, команда Sauber из Formula 1 намерена в будущем использовать температурную модель, чтобы сделать свои болиды быстрее в поворотах.