【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及轮胎检测，尤其涉及一种基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置及方法。
技术介绍
1、轮胎钢丝圈是轮胎中主要的承重部件，是截面由多跟钢丝组成的圆环。钢丝圈破断力是产品性能的重要指标，然而其测试非常困难。由于钢丝圈的形状为圆环，因此测试必须要借助模具，破断力实验目前通常采用组合式扇形模具向外膨胀撑断或者两个半圆模具两端拉伸拉断。然而这两种试验机都受到模具尺寸的限制，无法测试所有尺寸的钢丝圈，因此有限元模拟是解决这个问题更好的方法。
2、钢丝圈有限元模拟的难点在于载荷的施加。钢丝圈结构复杂，因此无法直接将力或者压强等表面力施加在钢丝圈上，只有通过施加环向的重力等体力才能施加载荷。
3、然而施加体力的方式有以下缺陷：1.钢丝圈在轮胎中，其内层的钢丝受到轮辋的压力，而其余的钢丝受内层钢丝的压力，与体力的作用形式不同；2.由于钢丝圈结构的复杂性，在环向上的质量并不完全一致，因此施加体力会使钢丝圈的位置偏移，因此钢丝圈的破断力模拟也必须要借助模具。然而新的问题产生了，如果使用组合式扇形模具，在单个模具的两侧，也就是扇形的两个边界处会造成应力集中，对分析的结果会产生影响。如果采用环形闭合模具，热膨胀或者墩粗膨胀撑断钢丝圈的建模方式，可以解决应力集中的问题，但会产生和施加体力相同的问题，由于受力不均匀会导致整个模型的位置发生偏移。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置及方法。
2、
3、进一步地，所述环形模具的侧面设有约束面，所述约束面用于限制环形模具运动。
4、进一步地，所述钢丝圈截面作用力提取器设有若干个网格节点，所述网格节点包括钢丝圆周网格节点和钢丝圆截面内部网格节点；所述钢丝圆周网格节点均匀分布于钢丝圈的钢丝的圆周；所述钢丝圆截面内部网格节点均匀分布于钢丝的截面内部。
5、进一步地，所述钢丝圆周网格节点和钢丝圆截面内部网格节点的数量均为8个。
6、进一步地，还包括柱坐标轴，其中z轴垂直于环形模具所在的平面，所述载荷面施加r轴上的位移载荷，使环形模具膨胀。
7、进一步地，所述环形模具的外侧设有约束线，所述约束线用于限制环形模具运动。
8、进一步地，还包括直角坐标系，其中，z轴垂直于环形模具所在的平面，所述载荷面上施加环形模具所在的平面内两个垂直方向的位移场，使环形模具膨胀。
9、进一步地，两个垂直方向的位移场表示为 u x和 u y；
10、；
11、 ；
12、式中 u为钢丝圈膨胀的位移， x和 y分别为位移场参数。
13、第二方面，相应地，本专利技术还提供一种基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试方法，包括：
14、根据钢丝圈建立相应的闭合环形模具；
15、将钢丝圈置于环形模具的槽内，对环形模具的一个侧面或者侧面底边施加垂直于环形面的位移约束；
16、对环形模具施加环形膨胀的位移载荷或位移场，使环形模具向外膨胀，直至胀断钢丝圈；
17、提取钢丝圈任意截面的作用力，得到钢丝圈的破断力。
18、本专利技术具有的有益效果：
19、（1）通过环形模具膨胀对钢丝圈施加作用力，模拟钢丝圈的使用工况，更准确的评判钢丝圈的破断力；
20、（2）通过对环形模具的底面施加环形膨胀的位移场，给环形模具的位移施加约束，限制环形模具的偏移。
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1.一种基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，包括环形模具（2）和钢丝圈截面作用力提取器（7），所述环形模具（2）的外表面设有模具槽体（3），所述模具槽体（3）用于装配钢丝圈（1）；所述环形模具（2）的内表面设有载荷面（4），所述载荷面（4）用于使环形模具（2）膨胀对钢丝圈（1）施加破断力；所述钢丝圈截面作用力提取器（7）用于读取钢丝圈（1）截面的作用力，测试钢丝圈（1）的破断力。
2.根据权利要求1所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，所述环形模具（2）的侧面设有约束面（5），所述约束面（5）用于限制环形模具（2）运动。
3.根据权利要求1所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，所述钢丝圈截面作用力提取器（7）设有若干个网格节点，所述网格节点包括钢丝圆周网格节点（22）和钢丝圆截面内部网格节点（23）；所述钢丝圆周网格节点（22）均匀分布于钢丝圈（1）的钢丝（21）的圆周；所述钢丝圆截面内部网格节点（23）均匀分布于钢丝（21）的截面内部。
4.根据权利要求3所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试
5.根据权利要求1所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，还包括柱坐标轴（6），其中Z轴垂直于环形模具（2）所在的平面，所述载荷面（4）施加R轴上的位移载荷（8），使环形模具（2）膨胀。
6.根据权利要求1所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，所述环形模具（2）的外侧设有约束线（9），所述约束线（9）用于限制环形模具（2）运动。
7.根据权利要求1所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，还包括直角坐标系（10），其中，Z轴垂直于环形模具（2）所在的平面，所述载荷面（4）上施加环形模具（2）所在的平面内两个垂直方向的位移场（11），使环形模具2膨胀。
8.根据权利要求7所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，两个垂直方向的位移场表示为ux和uy；
9.一种基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，包括环形模具（2）和钢丝圈截面作用力提取器（7），所述环形模具（2）的外表面设有模具槽体（3），所述模具槽体（3）用于装配钢丝圈（1）；所述环形模具（2）的内表面设有载荷面（4），所述载荷面（4）用于使环形模具（2）膨胀对钢丝圈（1）施加破断力；所述钢丝圈截面作用力提取器（7）用于读取钢丝圈（1）截面的作用力，测试钢丝圈（1）的破断力。
2.根据权利要求1所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，所述环形模具（2）的侧面设有约束面（5），所述约束面（5）用于限制环形模具（2）运动。
3.根据权利要求1所述的基于有限元的轮胎钢丝圈破断力测试装置，其特征在于，所述钢丝圈截面作用力提取器（7）设有若干个网格节点，所述网格节点包括钢丝圆周网格节点（22）和钢丝圆截面内部网格节点（23）；所述钢丝圆周网格节点（22）均匀分布于钢丝圈（1）的钢丝（21）的圆周；所述钢丝圆截面内部网格节点（23）均匀分布于钢丝（21）的截面内部。
4.根据权利要求3所述的基于有...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚利丽，王创造，周洁，朱晨露，倪自飞，刘沛桦，刘湘慧，
申请(专利权)人：江苏兴达钢帘线股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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