本發(fā)明涉及輪胎仿真設(shè)計(jì)，尤其涉及一種輪胎制動(dòng)性能快速評(píng)估方法、系統(tǒng)和程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、輪胎制動(dòng)性能作為車輛安全性的重要指標(biāo)，一直是汽車工程領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，傳統(tǒng)的輪胎制動(dòng)性能評(píng)估方法主要依賴于實(shí)車試驗(yàn)。在實(shí)際試驗(yàn)中，通過在試驗(yàn)場上對(duì)輪胎進(jìn)行制動(dòng)過程測試，獲得輪胎滑移率與制動(dòng)力系數(shù)（μ-s曲線）之間的關(guān)系，并據(jù)此評(píng)估輪胎的制動(dòng)能力。雖然這種方法能夠較為直觀地反映輪胎在實(shí)際工況下的性能，但由于試驗(yàn)過程受環(huán)境條件、試驗(yàn)設(shè)備以及道路狀況等多種因素影響，其測試成本高、周期長且重復(fù)性較差。

2、隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的快速發(fā)展，有限元仿真和多體動(dòng)力學(xué)仿真方法在輪胎性能評(píng)估中的應(yīng)用日益廣泛。通過構(gòu)建輪胎的有限元模型或多體動(dòng)力學(xué)模型，仿真技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)模擬輪胎在不同滑移率下的制動(dòng)力系數(shù)，從而生成μ-s曲線，減少了實(shí)車試驗(yàn)對(duì)時(shí)間和成本的要求。然而，現(xiàn)有的仿真評(píng)估方法主要側(cè)重于直接模擬得到的μ-s曲線，并未充分考慮到實(shí)際制動(dòng)過程中輪胎滑移率所具有的隨機(jī)性。

3、此外，隨著高性能輪胎需求的增加，申請(qǐng)人前期申請(qǐng)中國發(fā)明專利申請(qǐng)（如專利2021116135564、專利2022100923567和專利2022105620611）也提出了若干針對(duì)輪胎性能的仿真分析方法。但在實(shí)際制動(dòng)過程中，由于駕駛操作、路面條件等多種因素的影響，輪胎的滑移率通常表現(xiàn)出一定的統(tǒng)計(jì)分布特性，常常近似服從正態(tài)分布。傳統(tǒng)基于單一μ-s曲線的評(píng)估方法忽略了這一統(tǒng)計(jì)特性，從而可能導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果與實(shí)際性能之間存在偏差。由此，如何在仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合滑移率的統(tǒng)計(jì)分布特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎制動(dòng)性能的更快速、準(zhǔn)確的評(píng)估，成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的試驗(yàn)成本高、周期長以及評(píng)估方法未充分考慮滑移率隨機(jī)性的問題，提出了一種基于仿真與統(tǒng)計(jì)分布的輪胎制動(dòng)性能快速評(píng)估方法，旨在通過將仿真獲得的μ-s曲線與滑移率的正態(tài)分布模型相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎制動(dòng)性能的快速、準(zhǔn)確評(píng)估，既降低了測試成本，又提高了評(píng)估的可靠性和實(shí)用性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：

3、一種輪胎制動(dòng)性能快速評(píng)估方法，包括如下步驟：

4、a)通過有限元仿真或多體動(dòng)力學(xué)仿真模擬輪胎在不同滑移率下的制動(dòng)力系數(shù)，獲得輪胎的 μ-s曲線；

5、b)根據(jù)所述 μ-s曲線確定滑移率的正態(tài)分布參數(shù)，其中設(shè)定正態(tài)分布為 n（a,σ2），且所述a值為 μ-s曲線上對(duì)應(yīng)最大摩擦系數(shù) μ的滑移率值， σ取預(yù)設(shè)值；

6、c)根據(jù)步驟(b)所述的正態(tài)分布概率密度函數(shù)與 μ-s曲線相乘，計(jì)算加權(quán)制動(dòng)力系數(shù) μ w( s)，其計(jì)算公式為：

7、，

8、其中， μ為摩擦系數(shù) ，s為滑移率， μ( s)為摩擦系數(shù)隨滑移率的變化關(guān)系；

9、d)在預(yù)設(shè)積分范圍[c×a,d×a]內(nèi)，對(duì)所述加權(quán)制動(dòng)力系數(shù) μ w( s)進(jìn)行積分或數(shù)值累加，得到綜合制動(dòng)性能指標(biāo) μ effective；

10、e)根據(jù)所述 μ effective值對(duì)輪胎的制動(dòng)性能進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估輪胎的制動(dòng)性能， μ effective值越大，表示輪胎的制動(dòng)性能越好。

11、作為優(yōu)選，步驟(a)中所述的仿真采用的有限元仿真方法進(jìn)一步包括建立輪胎結(jié)構(gòu)有限元模型，并模擬輪胎與路面接觸過程中的受力情況。

12、作為優(yōu)選，步驟(a)中所述的仿真還可采用多體動(dòng)力學(xué)仿真方法，以獲取輪胎在動(dòng)態(tài)制動(dòng)過程中的 μ-s曲線。

13、作為優(yōu)選，步驟(b)中所述的正態(tài)分布參數(shù) σ固定取值為0.8-1.2，優(yōu)選為1，所述 a值為從 μ-s曲線中獲得的使摩擦系數(shù) μ達(dá)到最大值時(shí)的滑移率，優(yōu)選為 a值為12.0-15.0，再優(yōu)選為13.0-14.0。

14、作為優(yōu)選，步驟(d)中對(duì)加權(quán)制動(dòng)力系數(shù) μ w (s)的積分采用數(shù)值積分算法， μ effective計(jì)算公式為：

15、。

16、作為優(yōu)選，c=0.6-0.9，d=1.0-1.5；再優(yōu)選，c=0.65-0.80，d=1.10-1.30。

17、進(jìn)一步，本發(fā)明還公開了一種輪胎制動(dòng)性能快速評(píng)估的系統(tǒng)，包括：

18、a)仿真模塊，用于通過有限元或多體動(dòng)力學(xué)仿真生成輪胎的 μ-s曲線；

19、b)統(tǒng)計(jì)模塊，用于根據(jù)所述 μ-s曲線確定滑移率正態(tài)分布參數(shù)，并生成正態(tài)分布概率密度函數(shù)；

20、c)計(jì)算模塊，用于將正態(tài)分布概率密度函數(shù)與所述 μ-s曲線相乘計(jì)算加權(quán)制動(dòng)力系數(shù)，并在預(yù)設(shè)積分范圍內(nèi)對(duì)加權(quán)制動(dòng)力系數(shù)進(jìn)行積分，從而獲得綜合制動(dòng)性能指標(biāo) μ effective；

21、d)評(píng)估模塊，用于根據(jù)所述 μ effective值對(duì)輪胎的制動(dòng)性能進(jìn)行評(píng)估。

22、作為優(yōu)選，所述仿真模塊包括有限元分析子模塊，用于建立輪胎有限元模型及執(zhí)行有限元仿真。

23、作為優(yōu)選，所述仿真模塊還包括多體動(dòng)力學(xué)分析子模塊，用于對(duì)輪胎在制動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行仿真分析。

24、進(jìn)一步，本發(fā)明還公開了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序或指令，該計(jì)算機(jī)程序或指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述方法。

25、進(jìn)一步，本發(fā)明還公開了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序或指令，該計(jì)算機(jī)程序或指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述方法。

26、本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，通過將有限元或多體動(dòng)力學(xué)仿真獲得的輪胎μ-s曲線與反映實(shí)際制動(dòng)過程中滑移率統(tǒng)計(jì)分布特性的正態(tài)分布模型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輪胎制動(dòng)性能的快速、準(zhǔn)確評(píng)估，具有如下技術(shù)效果：

27、1、顯著縮短評(píng)估時(shí)間：通過利用仿真技術(shù)替代傳統(tǒng)實(shí)車試驗(yàn)或顯式動(dòng)力學(xué)分析，本發(fā)明的方法可在約2小時(shí)內(nèi)完成輪胎制動(dòng)性能評(píng)估，相較于傳統(tǒng)方法至少48小時(shí)的分析時(shí)間，大幅提高了評(píng)估效率。

28、2、降低測試成本：本發(fā)明利用仿真平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和性能計(jì)算，有效避免了昂貴的實(shí)車試驗(yàn)設(shè)備和場地費(fèi)用，從而降低了整體測試成本，并減少了因環(huán)境及試驗(yàn)條件變化帶來的重復(fù)測試開銷。

29、3、提高評(píng)估精度：在傳統(tǒng)僅依賴μ-s曲線的評(píng)估方法中，未能充分考慮輪胎滑移率在實(shí)際制動(dòng)過程中所表現(xiàn)出的隨機(jī)性和統(tǒng)計(jì)特性，而本發(fā)明通過引入正態(tài)分布模型，對(duì)滑移率的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行建模，并結(jié)合概率密度函數(shù)計(jì)算加權(quán)制動(dòng)力系數(shù)，從而更貼近實(shí)際工況，提升了制動(dòng)性能評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性。

30、4、增強(qiáng)工程應(yīng)用適應(yīng)性：本發(fā)明所采用的仿真與統(tǒng)計(jì)方法不僅適用于常規(guī)的輪胎制動(dòng)性能評(píng)估，同時(shí)也可應(yīng)用于不同工況下的性能預(yù)測和優(yōu)化，為輪胎設(shè)計(jì)、路面適應(yīng)性分析及車輛安全性評(píng)估提供了有效的技術(shù)支撐。

31、5、便于系統(tǒng)集成與推廣應(yīng)用：所公開的技術(shù)方案可通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)，與現(xiàn)有仿真平臺(tái)和車輛工程測試系統(tǒng)具有良好的兼容性，便于在實(shí)際工程中推廣和應(yīng)用，為工程師提供了一種操作簡單、評(píng)估快速的輪胎性能檢測工具。

32、綜上所述，本發(fā)明在大幅提升評(píng)估速度、降低成本的同時(shí)，通過綜合考慮實(shí)際制動(dòng)過程中滑移率的隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)了更為準(zhǔn)確的輪胎制動(dòng)性能評(píng)估，具有顯著的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。