SIMULIA: Продвинутые решения для инженерии и проектирования шин

Если вы когда-нибудь водили машину или ехали в транспорте, или посещали любой населенный район, вы испытывали пробки. Количество автомобилей и водителей на дорогах невероятно велико, и плохая новость для уставших водителей — это число только будет расти в ближайшие годы. Фактически, аналитики предсказывают, что глобальный пробег автомобилей к 2030 году удвоится до 20 триллионов миль. Хотя это может вызвать у большинства людей содрогание — и большее беспокойство об экологии — для автомобильных и шинных производителей это хорошая новость.

Это не обязательно станет экологической катастрофой, так как автомобили продолжают двигаться в сторону электрификации. Это изменение, наряду с переходом к автономным автомобилям, создает новые вызовы для большинства производителей в отрасли, включая производителей шин, поскольку спрос на их продукцию продолжает расти вместе с регулированием и технологиями, толкающими в сторону «зеленых» и подключенных шин.

При проектировании качественной шины нужно учитывать множество факторов. Главный среди них — так называемый «Волшебный треугольник», состоящий из сцепления на мокрой дороге, износостойкости и сопротивления качению. Вызовы возникают как компромиссы между этими факторами: сцепление на мокрой против сухой дороги, сцепление против износа, износ против сопротивления качению и т.д. Необходимо учитывать и несколько других переменных, таких как аэродинамическое сопротивление, шум и вибрация.

Тестирование этих факторов обходится инженерам дорого, их работа еще больше усложняется необходимостью предсказывать производительность в переменных условиях, таких как экстремально высокие и низкие температуры. Например, экстремально низкие температуры могут заставлять шины терять давление, а экстремальная жара в худшем случае несет риск разрыва шины.

SIMULIA предлагает полное, интегрированное решение для проектирования и инженерии шин, которое охватывает все аспекты процесса разработки шины. Решение фокусируется на двух основных аспектах проектирования шины: процессе «зеленой шины», который включает инженерию шины до вулканизации; и процессе вулканизированной шины, который включает вулканизацию шины. Вулканизация — это процесс применения давления к шине в форме, чтобы придать ей окончательную форму, включая протектор. Эти два процесса тесно связаны, требуя большого количества итераций и оптимизации.

После проектирования подходящего протектора для вулканизированной шины проводится несколько типов продвинутых симуляций для достижения ожидаемых целей производительности.

Преимущества этого решения многочисленны. Полностью автоматизированный процесс позволяет легко исследовать пространство проектов с планированием экспериментов и позволяет инженерам воспользоваться преимуществами интегрированных процессов проектирования и моделирования в единой среде. Эти процессы моделирования включают сопряженное моделирование Abaqus/XFlow для оценки аквапланирования; PowerFLOW для расчета аэродинамического сопротивления; и Simpack и Dymola для динамики систем автомобиля. Эти решения обеспечивают полную цифровую непрерывность и прослеживаемость между дисциплинами, а инженеры могут получить больше циклов верификации за то же время с большей уверенностью.

Это интегрированное решение может сократить время оценки ключевых характеристик шины с дней и недель до нескольких часов. Высокоточные симуляции также обеспечивают значительную экономию затрат через виртуальную валидацию. Поскольку спрос на шины растет, эти сокращения во времени и затратах критически важны для производителей.

Автомобили, такие как мы их знаем, меняются, становясь более эффективными и экологичными, с резким сдвигом в сторону электрических и автономных автомобилей. Однако одно остается неизменным: автомобиль, как бы он ни был продвинут, всегда будет нуждаться в шинах, которые служат долго и обеспечивают безопасную, комфортную и тихую поездку. По мере роста пробега инженерам шин необходимо не только 따라 за спросом на количество, но и повышать качество, чтобы шины могли выдерживать дополнительный пробег.