轮胎设计因子优化方法及装置与流程

本技术涉及轮胎结构设计，具体而言，涉及一种轮胎设计因子优化方法及装置。

背景技术：

1、方向盘抖动是车辆高速行驶过程中常见的nvh（noise, vibration andharshness，噪声、振动与声振粗糙度）问题之一，严重影响驾驶舒适性与安全性。轮胎作为车辆与地面接触的唯一部件，其周向存在质量分布、几何尺寸分布以及材料刚度分布的不均匀性会在轮胎旋转过程中产生周期性力学激励，经轮心传递至悬架系统和转向系统，且当激励频率接近车辆系统的固有频率时，易激发共振，导致方向盘抖动、车身振动加剧及乘坐舒适性下降。

2、目前，现有技术主要通过提高生产均匀性控制或调整轮胎结构设计来改善该问题，但存在显著缺陷：首先，传统结构优化方法（如调整胎面厚度、带束层角度、带束层宽度、冠带材料、帘布材料、三角胶材料、胎侧厚度和反包高度等设计参数）高度依赖工程师经验及少量试胎结果，缺乏定量评价手段，难以准确判断不同结构因子对方向盘抖动的具体影响程度，导致优化方向盲目且效率低下。其次，现有接头分布设计方法（如控制胎面接头、帘布接头、带束层接头、胶料分布和动平衡残余量）多基于工艺经验（如均匀错开接头），未考虑不同接头对方向盘抖动的差异化影响，导致优化效果有限。

3、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种轮胎设计因子优化方法及装置，以至少解决相关技术缺乏定量评价手段，难以准确判断不同优化方案对方向盘抖动的影响，导致优化效果差且效率低下的技术问题。

2、根据本技术实施例的一个方面，提供了一种轮胎设计因子优化方法，包括：在目标工况下对轮胎的基准轮胎模型进行滚动仿真，得到第一仿真结果；确定轮胎的待优化设计因子对应的多个优化方案，利用各个优化方案对基准轮胎模型进行调整，并在目标工况下对调整所得的多个目标轮胎模型分别进行滚动仿真，得到每个优化方案对应的第二仿真结果；基于第一仿真结果和多个优化方案对应的第二仿真结果，确定每个优化方案的多维评价指标，并依据多个优化方案的多维评价指标和预设优化目标确定轮胎的目标优化方向，其中，预设优化目标用于表征各维评价指标的期望调整方向；依据目标优化方向对轮胎的待优化设计因子进行优化。

3、根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种轮胎设计因子优化装置，包括：第一仿真模块，用于在目标工况下对轮胎的基准轮胎模型进行滚动仿真，得到第一仿真结果；第二仿真模块，用于确定轮胎的待优化设计因子对应的多个优化方案，利用各个优化方案对基准轮胎模型进行调整，并在目标工况下对调整所得的多个目标轮胎模型分别进行滚动仿真，得到每个优化方案对应的第二仿真结果；确定模块，用于基于第一仿真结果和多个优化方案对应的第二仿真结果，确定每个优化方案的多维评价指标，并依据多个优化方案的多维评价指标和预设优化目标确定轮胎的目标优化方向，其中，预设优化目标用于表征各维评价指标的期望调整方向；优化模块，用于依据目标优化方向对轮胎的待优化设计因子进行优化。

4、在一个示例性实施例中，上述装置还用于通过如下方法在目标工况下对轮胎的基准轮胎模型进行滚动仿真，得到第一仿真结果，包括：依据轮胎的轮胎参数构建基准轮胎模型；解析目标对象输入的工况设定指令，得到目标工况的工况参数，并按照工况参数配置基准轮胎模型的仿真环境，其中，工况参数至少包括：额定气压、垂直载荷、外倾角和滚动边界条件，且滚动边界条件至少包括：滚动速度；控制基准轮胎模型在仿真环境内进行滚动仿真，并获取基准轮胎模型在满足滚动边界条件之后的第一仿真结果。

5、在一个示例性实施例中，多维评价指标至少包括：时域影响指标和频域影响指标，轮胎的轮胎参数中至少包括；轮胎滚动半径；上述装置还用于基于第一仿真结果和多个优化方案对应的第二仿真结果，通过如下方法确定每个优化方案的多维评价指标，包括：对于每个优化方案，依据第一仿真结果和优化方案的第二仿真结果，确定对应的轮心径向力差值序列和轮心纵向力差值序列；依据轮心径向力差值序列和轮心纵向力差值序列确定时域影响指标；分别对轮心径向力差值序列和轮心纵向力差值序列进行傅里叶变换，并结合目标工况内的滚动速度和轮胎滚动半径，确定频域影响指标。

6、在一个示例性实施例中，时域影响指标至少包括：轮心径向力波动和轮心纵向力波动；上述装置还用于依据轮心径向力差值序列和轮心纵向力差值序列，通过如下方法确定时域影响指标，包括：确定轮心径向力差值序列内的第一最大差值和第一最小差值，并将第一最大差值和第一最小差值的差值作为轮心径向力波动；确定轮心纵向力差值序列内的第二最大差值和第二最小差值，并将第二最大差值和第二最小差值的差值作为轮心纵向力波动。

7、在一个示例性实施例中，频域影响指标至少包括：轮心径向力谐波分量和轮心纵向力谐波分量；上述装置还用于通过如下方法分别对轮心径向力差值序列和轮心纵向力差值序列进行傅里叶变换，并结合目标工况内的滚动速度和轮胎滚动半径，确定频域影响指标，包括：依据滚动速度、轮胎滚动半径和多个阶次，确定每个阶次对应的转动频率；对轮心径向力差值序列和轮心纵向力差值序列分别进行傅里叶变换，得到对应的径向力频域响应谱和纵向力频域响应谱，并在径向力频域响应谱和纵向力频域响应谱内分别确定各个阶次对应的转动频率处的幅值，得到轮心径向力谐波分量和轮心纵向力谐波分量。

8、在一个示例性实施例中，上述装置还用于依据多个优化方案的多维评价指标和预设优化目标，通过如下方法确定轮胎的目标优化方向，包括：依据多个优化方案分别对应的多维评价指标，确定待优化设计因子在各个取值水平下对应的各维评价指标的平均值；对于每个评价指标，计算待优化设计因子在评价指标下，各个取值水平对应的平均值中的最大值和最小值之差，将所得的差值作为待优化设计因子对评价指标的响应极差，并依据待优化设计因子在各个取值水平对应的平均值的变化规律，确定待优化设计因子对评价指标的响应趋势；以待优化设计因子为行、以多维评价指标为列、以待优化设计因子在各维评价指标下的响应极差和响应趋势为矩阵元素，构建影响矩阵；依据影响矩阵和预设优化目标确定轮胎的目标优化方向。

9、在一个示例性实施例中，上述装置还用于依据影响矩阵和预设优化目标，通过如下方法确定轮胎的目标优化方向，包括：依据影响矩阵内各个待优化设计因子在各维评价指标下的响应极值，确定关键待优化设计因子；对于每个关键待优化设计因子，依据影响矩阵内关键待优化设计因子在各维评价指标下的响应趋势与预设优化目标的匹配结果，确定关键待优化设计因子的目标取值水平；汇总所有关键待优化设计因子的目标取值水平，得到轮胎的目标优化方向。

10、在一个示例性实施例中，待优化设计因子包括：结构设计因子和/或接头分布因子，其中，结构设计因子包括以下至少之一：胎面厚度、胎面材料、三角胶材料、三角胶高度、带束层材料、带束层厚度，接头分布因子包括以下至少之一：胎面接头位置、内衬层接头位置、带束层接头位置、冠带层结构位置。

11、根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机可读的存储介质为被处理器执行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

12、根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机程序，该计算机程序存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机程序，处理器执行该计算机程序，使得该计算机设备执行上述任一项方法实施例中的步骤。

13、根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，上述存储器中存储有计算机程序，上述处理器被配置为通过计算机程序执行上述任一项方法实施例中的步骤。

14、在本技术实施例中，先获取基准轮胎模型在目标工况下进行滚动仿真的第一仿真结果，再依据轮胎的待优化设计因子对应的多个优化方案对基准轮胎模型进行调整，并获取调整所得的多个目标轮胎模型在目标工况下进行滚动仿真的第二仿真结果；基于第一仿真结果、各个第二仿真结果以及预设优化目标确定能够降低轮胎的方向盘抖动风险的目标优化方向，最后依据该目标优化方向对待优化设计因子进行优化，实现了能够定量评价不同结构参数及接头分布对轮心力响应的影响，克服传统优化依赖经验及试错成本高的问题，达到了降低轮胎方向盘抖动风险、提高轮胎结构及接头分布优化效率及准确性的目的，进而解决了相关技术缺乏定量评价手段，难以准确判断不同优化方案对方向盘抖动的影响，导致优化效果差且效率低下的技术问题。