课程目标

掌握 Tiraid 软件从模型导入、前处理、工况设置到求解计算与后处理的完整轮胎有限元仿真流程，能够独立完成轮胎充气、接地、滚动、模态、冲击及涉水等典型工况分析。

第一章 软件概述与环境准备

1.1 Tiraid 软件简介

• 软件定位：基于 Abaqus 的轮胎专用仿真分析平台
• 核心能力：网格处理、Rebar 建模、六大工况仿真、Magic Formula 拟合
• 技术架构：PyQt5 界面 + Abaqus 求解器 + Nuitka 打包

1.2 安装与授权

• 系统要求：Windows x64、Visual C++ Runtime
• 启动流程：Tiraid_v2026R1.exe → 证书校验 → 主界面
• 证书管理：系统信息生成 → 证书选择 → 验证安装（Start.py）
• 证书存储路径：%APPDATA%\Tiraid，到期自动提醒

1.3 主界面布局

• 菜单栏：文件 / 编辑 / 工具 / 网格 / 作业
• 工具栏：文件操作、仿真提交
• 中央区域：单元集-材料表 + 节点集-边界表 + 3D 视图（matplotlib）
• 底部：日志面板（可折叠）

第二章 基础操作与文件管理

2.1 设置工作路径

• 菜单：文件 → 设置工作路径
• 工作路径的作用：所有仿真输入/输出文件的根目录
• 注意事项：路径中避免中文与空格

2.2 导入网格

• 支持格式：Abaqus .inp 网格文件
• 导入流程：文件 → 导入网格 → 解析节点/单元/集合
• 生成数据文件：nodes.pkl、elements.pkl、elsetlist.pkl、elementsset.pkl
• 网格可视化：matplotlib 显示轮胎截面

2.3 导入材料库

• 支持格式：材料定义 .inp 文件
• 生成数据：matlist.pkl
• 材料-单元集对应关系设置

2.4 界面交互基础

• 视图操作：缩放、平移、旋转（NavigationToolbar）
• 表格编辑：单元集/材料、节点集/边界类型
• 右键属性编辑

第三章 前处理 — 模型构建

3.1 生成 Rebar（帘线/钢筋）

• 按钮：1.>生成Rebar>>
• 参数定义对话框（8 列）：
• Host Region（单元集）、Position coef（位置系数 0-1）
• Rebar name、Area per Bar、Spacing、DFSM、Rebar material、Angle
• 工作流：选择单元集 → 设置位置系数 → 生成 Rebar 节点/单元
• 输出：rebar_set_list.pkl、rebar_eleset.pkl、ntempid.pkl、etempid.pkl
• 常见问题：Rebar name 非空校验、数值字段格式

3.2 生成 Surface（表面）

• 按钮：2.>生成Surface>>
• 轮胎外表面自动识别与生成
• 用于后续接触定义

3.3 生成刚性 Rim（轮辋）

• 按钮：3.>生成刚性Rim>>
• 刚性轮辋单元生成
• 模板：rigid_rim_element_template.inp

3.4 生成轮胎 FEM

• 按钮：4.>生成轮胎FEM>>
• 整合网格、Rebar、表面、轮辋为完整有限元模型
• 输出完整的 Abaqus 输入文件

3.5 材料库编辑

• 菜单：编辑 → 材料库编辑
• 材料参数增删改查
• 材料卡导出/导入

3.6 网格编辑

• 菜单：网格 → 网格编辑
• 单元检查、网格质量评估
• 节点/单元编号重排

3.7 CEL 网格生成

• 菜单：工具 → CEL网格生成
• 欧拉域网格创建（用于涉水仿真）
• 流体区域定义

第四章 仿真工况详解

4.1 2D 轮胎充气模拟

• 入口：2D 轮胎充气模拟 按钮
• 功能：二维截面充气分析
• 模板：inflation_analysis_template.inp
• 参数设置：充气压力、材料参数
• 提交计算：Abaqus 后台运行 + 进度条（读取 .sta 第 7 列）
• 结果：变形、应力分布

4.2 3D 轮胎静态模拟（接地印痕）

• 入口：3D 轮胎静态模拟 按钮
• 功能：三维轮胎静压接地分析
• 关键参数：垂向载荷、接地平面、轮辋约束
• 结果：接地印痕、压力分布、垂向刚度

4.3 3D 轮胎滚动模拟（稳态滚动）

• 入口：3D 轮胎滚动模拟 按钮
• 功能：稳态运输滚动分析
• 关键参数：滚动速度、角速度、滑移率
• 模板：d3_rollingtire_*_template.inp
• 依赖：oldjob 继承静态分析结果
• 结果：滚动阻力、胎面变形、应力分布

4.4 3D 轮胎模态模拟

• 入口：3D 轮胎模态模拟 按钮
• 功能：轮胎固有特性分析
• 关键参数：模态阶数、频率范围
• 结果：固有频率、振型（3D 模态云图，不同轴组不同颜色）

4.5 3D 轮胎冲击模拟（显式动态）

• 入口：3D 轮胎冲击模拟 按钮
• 功能：轮胎冲击障碍物（如路缘）显式分析
• 关键参数：冲击速度、障碍物几何（CURB_type1/2.jpg）
• 模板：d3_rollingtire_explict_*.inp
• 结果：冲击力时程、能量吸收

4.6 3D 轮胎涉水模拟（CEL 流固耦合）

• 入口：3D 轮胎涉水模拟 按钮
• 功能：轮胎涉水的耦合欧拉-拉格朗日分析
• 前置：CEL 网格生成
• 关键参数：水深、流速、轮胎速度
• 模板：d3_rollingtire_explict_cel_template_2.inp
• 结果：水动力、流体分布