輪胎排水性能分析 (by FEM)
何謂CAE?
電腦輔助工程分析(Computer-Aided Engineering, CAE),係用電腦輔助分析軟體作工程上之分析,而固體力學之主流數值方法為有限元素法(finite element method, FEM),他的基本概念是把一個連續性系統離散化,分成一個個元素與節點,統稱為網格,每個元素均遵守力學基本理論方程式;接著,將所有元素組合成一個系 統剛度矩陣聯立方程式[K][u]=[F],再加入邊界條件,即可應用電腦程式求解各節點的位移與應力。近年來電腦計算效率不斷上升,數值方法精確度提高,透過電腦輔助工程分析能大幅降低工業產品之成本,減少不必要的實驗開銷,現今廣泛運用於汽車工業、航太工業、造船工業、土木工程、機械相關產業等。
所需能力
3D幾何建模能力、有限元素網格劃分能力、有限元素法理論基礎。
關於輪胎排水
輪胎是車輛與路面直接與唯一接觸的部分,除了車輛本身與胎體的結構之外,其胎紋之設計對於車輛行駛的安全性、舒適性、輪胎所產生之噪音、行駛時之接地面積與摩擦力以及性能等佔有決定性之影響;而輪胎之排水性能將直接影響輪胎於積水路面行駛時之正向接觸反力(抓地力)。車輛行駛於濕滑路面上,由於水膜的潤滑作用,導致輪胎胎面與路面間的摩擦係數下降,提高水滑之風險,因此,輪胎於溼地行駛之抓地力直接影響行車的安全,故模擬輪胎之排水性能是值得探討研究的課題。
計算方法
以有限元素軟體LS-DYNA之流固耦合方法(ALE)進行求解,目的為計算輪胎行駛於濕路面時的正向接觸力,進而判斷輪胎排水性能之優劣。
未來工作
數值分析工程師、結構分析工程師、產品開發工程師、機械工程師、機構工程師等。
研究成果
205/55 R16 四直溝胎排水現象(底部視角)
205/55 R16 光頭胎排水現象(底部視角) |